JP2008065076A - 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像用キャリアの製造方法、静電荷像現像用現像剤及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを提供する。
【解決手段】キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有する静電荷像現像用キャリアである。
【選択図】なし
【解決手段】キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有する静電荷像現像用キャリアである。
【選択図】なし
Description
本発明は静電荷像現像用キャリア(以下、単に「キャリア」と呼ぶ場合がある)、静電荷像現像用キャリアの製造方法、静電荷像現像用現像剤(以下、単に「現像剤」と呼ぶ場合がある)及び画像形成装置に関する。
電子写真技術を利用した複写機、プリンタなどの画像形成装置では、静電潜像(静電荷像)担持体である感光体の表面を帯電する帯電工程、帯電した感光体表面に像光を露光することにより静電潜像を形成する露光工程、静電潜像に静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と呼ぶ場合がある)を付着させてトナー像を形成する現像工程、トナー像を中間転写体を介したり、または直接転写にて紙などの被転写体に転写する転写工程、その紙等の被転写体上のトナー像を定着する定着工程、および転写工程で感光体上に残留したトナーや異物を除去するクリーニング工程という一連の工程によって画像が形成される。現像に用いられる現像剤にはトナーとキャリアとからなる二成分現像剤と、磁性トナーなどのようにトナー単独で用いられる一成分現像剤とがあるが、二成分現像剤は、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されているため、制御性がよいなどの特徴があり、現在広く用いられている。
感光体表面に高電界をかけて帯電させる帯電工程において、水分、空気等の放電により窒素酸化物、アンモニウム類等の放電生成物が発生しやすく、特に高湿度下では顕著である。そのように発生した放電生成物が感光体表面に付着して感光体表面のフィルミング(固着物)となり、帯電及び静電潜像形成の不良を引き起こし、被転写体上に形成された画像には画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥が生ずることがある。
このような画像欠陥の発生は、クリーニング工程で残留トナーと共に放電生成物を除去することにより回避することができる。しかし、ブレード、ブラシ等のクリーニング部材で放電生成物を除去するためには強い摺擦をかける必要があり、感光体表面の磨耗による感光体寿命の低下に繋がるため、長寿命化、メンテナンスフリー等の観点から最適とは言えない。
よって、放電生成物を強い物理的摺擦ではなく、化学的作用を利用して除去することができれば、感光体表面の磨耗を抑えつつ画像欠陥を回避できると期待される。
例えば、特許文献1には、極性吸着剤を感光体表面に接触させて放電生成物を除去する方法が開示されており、例えば、ブラシ状クリーニング装置に極性吸着剤を供給して感光体表面を摺擦することが記載されている。
また、特許文献2には、感光体表面に極性吸着剤を接触させて放電生成物を除去するために、現像剤に極性吸着剤を混合することが記載されている。特許文献3には、二成分現像剤のキャリアに極性吸着剤を含ませて放電生成物除去粒子として用いる方法が開示されている。
一方、特許文献4には、消臭目的に活性炭、無機質ゲル、ゼオライト等の粉末を現像剤に添加あるいはトナーに外添する構成が開示されている。
本発明は、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリア及び静電荷像現像用現像剤である。
また、本発明は、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアの製造方法である。
また、本発明は、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生が長期にわたり少ない画像形成装置である。
本発明は、キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有する静電荷像現像用キャリアである。
また、前記静電荷像現像用キャリアにおいて、前記キャリア母粒子は、キャリア芯材と、前記キャリア芯材の表面を被覆する樹脂被覆層とを有し、前記樹脂被覆層の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有することが好ましい。
また、前記静電荷像現像用キャリアにおいて、前記樹脂被覆層は、ガラス転移温度が55〜110℃の範囲である熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
また、前記静電荷像現像用キャリアにおいて、前記熱可塑性樹脂が、スチレン、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルから選択される少なくとも1つの単量体の重合体であることが好ましい。
また、前記静電荷像現像用キャリアにおいて、前記ゼオライト粒子の体積平均粒径をR1(μm)、前記樹脂被覆層の厚みをR2(μm)としたときに、R1−R2=1.0〜3.0μmの範囲であることが好ましい。
また、前記静電荷像現像用キャリアにおいて、前記キャリア芯材は、キャリア結着樹脂中に磁性粒子が分散されてなることが好ましい。
また、本発明は、前記静電荷像現像用キャリアの製造方法であって、前記キャリア母粒子及び前記ゼオライト粒子を混合する混合工程と、前記混合した混合物を撹拌しながらせん断力を付与して、前記キャリア母粒子の表面に前記ゼオライト粒子を付着させる付着工程とを含む。
また、本発明は、トナーと、前記静電荷像現像用キャリアとを含む静電荷像現像用現像剤である。
また、前記静電荷像現像用現像剤において、前記トナーは、吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子と、トナー結着樹脂及び着色剤を含む着色粒子と、を含有することが好ましい。
また、前記静電荷像現像用現像剤において、前記吸着性粒子の帯電量Qaと前記着色粒子の帯電量Qcとが同符号であり、かつ、0.8≦Qa/Qc≦3.0の関係を満たすことが好ましい。
また、前記静電荷像現像用現像剤において、前記吸着性無機粒子がゼオライトであることが好ましい。
さらに、本発明は、前記静電荷像現像用現像剤を用いる画像形成装置である。
本発明の請求項1によると、本構成を有していない場合に比較して、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
本発明の請求項2によると、本構成を有していない場合に比較して、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
本発明の請求項3によると、本構成を有していない場合に比較して、ゼオライト粒子が脱離するのを抑制することができるため、ゼオライト粒子の付着性が高まり、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
本発明の請求項4によると、本構成を有していない場合に比較して、ゼオライト粒子が脱離するのを抑制することができるため、ゼオライト粒子の付着性が高まり、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
本発明の請求項5によると、本構成を有していない場合に比較して、被覆樹脂層にゼオライト粒子の一部が埋設した状態になりやすく、ゼオライト粒子の付着性が高まり、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
本発明の請求項6によると、本構成を有していない場合に比較して、ゼオライト粒子が脱離するのを抑制することができるため、ゼオライト粒子の付着性が高まり、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
本発明の請求項7によると、本構成を有していない場合に比較して、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用キャリアを製造することができる。
本発明の請求項8によると、本構成を有していない場合に比較して、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用現像剤を提供することができる。
本発明の請求項9によると、本構成を有していない場合に比較して、トナーの帯電性を維持した上で、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用現像剤を提供することができる。
本発明の請求項10によると、本構成を有していない場合に比較して、トナーの帯電性を維持した上で、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用現像剤を提供することができる。
本発明の請求項11によると、本構成を有していない場合に比較して、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができる静電荷像現像用現像剤を提供することができる。
本発明の請求項12によると、本構成を有していない場合に比較して、画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生が長期にわたり少ない画像形成装置を提供することができる。
本発明の実施の形態について以下説明する。
<静電荷像現像用キャリア>
本発明の実施形態に係る静電荷像現像用キャリアは、キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有する。また、前記キャリア母粒子は、キャリア芯材と、キャリア芯材の表面を被覆する樹脂被覆層とを有し、樹脂被覆層の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有することが好ましい。
本発明の実施形態に係る静電荷像現像用キャリアは、キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有する。また、前記キャリア母粒子は、キャリア芯材と、キャリア芯材の表面を被覆する樹脂被覆層とを有し、樹脂被覆層の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有することが好ましい。
帯電工程において、水分、空気等の放電により窒素酸化物、アンモニウム類等の放電生成物が発生し、感光体表面に付着して感光体表面のフィルミング(固着物)となる。本発明者らは放電生成物除去材料による感光体表面の放電生成物の除去について鋭意検討の結果、
(1)放電生成物除去材料がゼオライトであること
(2)ゼオライトが感光体表面を摺擦することができる構造を有すること
により、現像剤が現像機能と放電生成物除去機能を兼ね、かつ長期にわたり放電生成物除去及び感光体フィルミング防止の作用を維持することができることがわかった。
(1)放電生成物除去材料がゼオライトであること
(2)ゼオライトが感光体表面を摺擦することができる構造を有すること
により、現像剤が現像機能と放電生成物除去機能を兼ね、かつ長期にわたり放電生成物除去及び感光体フィルミング防止の作用を維持することができることがわかった。
放電生成物除去材料として機能するゼオライト粒子の活性を維持したままキャリア母粒子の表面に付着させることで、現像工程と同時に感光体表面の放電生成物、固着物を効果的に除去することができる。すなわち、現像スリーブの回転等で搬送されるキャリアが感光体表面を摺擦する際に、キャリア表面に付着しているゼオライト粒子が感光体表面の放電生成物等を除去し、感光体フィルミングの発生を防止することができる。
なお、本明細書において、「付着」とはキャリア母粒子表面に付着せず遊離している構造とは異なり、図1に示すようにキャリア1において、ゼオライト粒子2の一部がキャリア母粒子3の表面に埋設され固定されている状態のことをいう。すなわち、ゼオライト粒子のキャリア母粒子表面への付着状態は、容易にキャリア母粒子表面から脱離する状態とは異なる。
本実施形態におけるゼオライト粒子がキャリア母粒子の表面に付着した状態の確認は、本実施形態に係るキャリアを以下に示す処理により洗浄除去を行ったとき、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したキャリア50個あたりに付着したゼオライト粒子個数の処理前個数と処理後個数の比率で確認することができる。処理前個数に対する処理後個数の比率を付着率(%)として求め、本明細書における「付着」とは付着率が50%以上の状態を指す。
前述した洗浄除去処理方法を以下に記す。本実施形態に係るキャリア5g、イオン交換水100g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5gを200mLビーカー内に入れ、そのビーカーを超音波洗浄器(USK−4A、アズワン株式会社製)にて5分間分散処理し、その後、磁性粉が流出しないようにビーカー底部に磁石を付けてキャリアを固定した上で上澄みを除去し、同様の処理操作をもう一度繰り返す。その後、キャリアを風乾し、洗浄除去されたキャリアを得る。
ゼオライト粒子を単に外添剤として添加したような、ゼオライト粒子がキャリア母粒子表面に付着せず遊離している構造ではゼオライト粒子が感光体表面を十分に摺擦することができず、放電生成物等を除去し、感光体フィルミングの発生を防止する効果がほとんど得られない。また、キャリア母粒子の内部にゼオライト粒子が存在する場合や、例えば樹脂成分とゼオライト粒子と溶剤とを混合して樹脂被覆層形成用溶液とし、キャリア芯材に被覆させたような、キャリア芯材を被覆する樹脂被覆層中にゼオライトが包含されている場合もゼオライトの活性が失活し、またゼオライト粒子が感光体に直接作用することができないため、放電生成物除去には効果があるが、フィルミング抑制効果を発揮しない。
またゼオライト粒子付着の下地層として、キャリア母粒子がキャリア芯材とキャリア芯材表面を被覆する樹脂被覆層とを有し、図2に示すようにキャリア1において、キャリア芯材5を被覆する樹脂被覆層4の表面にゼオライト粒子2が付着した構造、すなわちゼオライト粒子2の一部が樹脂被覆層4に埋設され固定されている構造を有することにより、ゼオライト粒子がキャリア母粒子に埋設され易く、ゼオライト粒子が脱離するのを抑制することができる。したがって、放電生成物除去効果及び感光体フィルミング抑制を長期にわたり維持することが可能となる。
本実施形態に係るキャリアの樹脂被覆層には、ポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル系共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂又はその変性品;フッ素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート、アミノ樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂;エポキシ樹脂等を用いることができる。これらは単独で使用してもよいし、複数の樹脂を混合して使用してもよい。
これらのうち、被覆樹脂としては熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。また、樹脂被覆層に含まれる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は55〜110℃の範囲であることが好ましく、60〜100℃の範囲であることがより好ましい。これにより、ゼオライト粒子がキャリア母粒子に埋設され易く、ゼオライト粒子が脱離するのを抑制することができる。したがって、放電生成物除去効果及び感光体フィルミング抑制を長期にわたり維持することが可能となる。樹脂被覆層に含まれる熱可塑性樹脂のガラス転移温度が55℃より低いと、現像機内での物理的ストレスや、画像形成装置内の温度上昇に伴いキャリア粒子の凝集、固着が発生しやすいため好ましくない。また、熱可塑性樹脂のガラス転移温度が110℃より高いと樹脂成分が硬くなり、ゼオライト粒子のキャリア表面への付着性が低下し、遊離しやすくなるため好ましくない。
なお、熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、JIS K 7121:87に従い、以下のようにして計測する。示差走査熱量測定器(島津製作所社製、DSC−50)を用い、試料を窒素ガス流入下、室温から200℃まで10℃/分で昇温、その後10℃まで10℃/分の速度で冷却し、再び10℃/分の速度で200℃まで再昇温させる測定を行い、再昇温時のDSC曲線から補外ガラス転移開始温度として求められた温度をガラス転移温度(Tg)とする。
本実施形態に係るキャリアの樹脂被覆層に含まれる熱可塑性樹脂は、スチレン、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルから選択される少なくとも1つの単量体の重合体または共重合体が好ましい。具体的には、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレートなどの重合体、スチレン−メチルメタクリレート、スチレン−エチルメタクリレート等の共重合体である。これらの熱可塑性樹脂は帯電性、ゼオライト粒子の保持性の面で優れており好ましい。
また、キャリア芯材は、キャリア結着樹脂中に磁性粒子が分散された構造を有することが好ましい。このような構造としては、キャリア結着樹脂粒子の中に当該樹脂粒子よりも小さい磁性粒子が内添されている構造や、中空の磁性粒子や磁性粒子の凝集体に当該結着樹脂を充填した形態のものである。このような構造のキャリアは、磁性粒子を芯材として樹脂被覆した構造のキャリアに比べ、ゼオライト粒子の付着状態の維持に優れているため好ましい。
キャリア結着樹脂としては、ビニル系重合樹脂、例えばスチレン系樹脂、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂等が用いられるが、帯電性、強度等の点からメタクリル系樹脂を含むことが好ましい。
ゼオライトは、沸石とも呼ばれ、一般式
MxO・Al2O3・ySiO2・zH2O
(Mは金属元素、x、y、zは整数)
で表される結晶性含水アルミノけい酸のアルカリ(土類)金属塩である。
MxO・Al2O3・ySiO2・zH2O
(Mは金属元素、x、y、zは整数)
で表される結晶性含水アルミノけい酸のアルカリ(土類)金属塩である。
ゼオライトは、イオン交換能と可逆的に水を保持する性質とを有し、吸着剤、調湿剤、イオン交換材料等として広く用いられている。また大きく分けて、鉱物資源として得られる天然ゼオライト、シリカ、アルミナ等を原料として合成される合成ゼオライト、石灰灰等を処理して得られる人工ゼオライトがある。本実施形態で用いられるゼオライトとしては特に制限はないが、吸着性能、イオン交換能等に優れた合成ゼオライトまたは人工ゼオライトが好ましい。具体的にはゼオラム(東ソー株式会社製)、HSZシリーズ(東ソー株式会社製)、ゼオスター(日本化学工業株式会社製)、シーキュラス(中部電力株式会社製)等が挙げられる。
ゼオライトは、活性アルミナに比べて吸着力が高く、無色あるいは淡色であるため、特にカラー用現像剤用途では、仮に遊離しても活性炭のようにトナーの着色に悪影響を及ぼす懸念がほとんどないため好ましい。
ゼオライトは帯電性が低いため、単にキャリアに添加、またはトナーに外添剤として添加しただけでは現像剤の帯電悪化を引き起こし、ゼオライト及びゼオライト付着トナーの選択的現像、クラウドが発生しやすい。したがって、放電生成物除去に関して初期的には効果は見られるが、その効果を長期的に維持することは難しい。またゼオライトの帯電が低いということは、静電引力を利用した現像スリーブ上への搬送力も弱く、従って感光体表面の摺擦力が十分に得られず、結果、感光体表面のフィルミング抑制に関しては効果が不十分である。しかし、本実施形態によれば、現像剤の帯電性能に影響をほとんど与えずにゼオライトの高い吸着能力を生かして、放電生成物除去及び感光体フィルミング防止の作用を発揮することができる。
ゼオライトの添加量は、キャリア全重量中0.05〜5.0重量%の範囲が好ましく、0.1〜1.0重量%の範囲がより好ましい。ゼオライトの添加量が0.05重量%未満では上記効果が得られない場合があり、5.0重量%を超えるとキャリア本来の機能であるトナーへの帯電付与性を低下させる場合があるため好ましくない。
ゼオライト粒子の体積平均粒径(以下「粒径」とは、体積平均粒径を意味する。)は、0.1μm〜10.0μmの範囲が好ましく、0.5μm〜5.0μmの範囲がより好ましい。ゼオライトの体積平均粒径が0.1μm未満であると効果が出難く、10.0μmを超えると遊離、クラウドを発生しやすい。ゼオライトの粒径、及び後述するキャリア母粒子の粒径はマイクロトラックMT3300EX(日機装株式会社製)により求める。
樹脂被覆層の厚みは、0.1μm〜5μm、好ましくは0.3μm〜3μmの範囲が好ましい。樹脂被覆層の厚みが0.1μmより小さいとキャリア芯材表面に均一で平坦な樹脂被覆層を形成することが困難となる場合がある。また、厚みが5μmより大きいとキャリア同士が凝集したりして均一なキャリアを得ることが困難となる場合がある。樹脂被覆層の厚みは以下のようにして求める。
被覆されたキャリアを二液硬化型エポキシ樹脂に50重量%の濃度で包埋固化させる。固化したブロックを回転研磨機により湿式研磨面出しし、最終的に2000番にて仕上げる。仕上げ面に形成されたキャリア断面像をLeica DC300カメラシステム(Leica社製)にて20個のキャリア断面を観察し、画像解析により被覆層面積とキャリア芯材の面積比から被覆層厚み平均値を算出し、これを被覆樹脂層の厚みR2(μm)とする。
また、樹脂被覆層の厚みよりゼオライト粒子の体積平均粒径が大きいことが好ましく、ゼオライト粒子の体積平均粒径をR1(μm)、樹脂被覆層の厚みをR2(μm)としたときに、R1−R2=1.0〜3.0μmの範囲であることがより好ましく、1.2〜1.8μmの範囲であることがさらに好ましい。樹脂被覆層の厚みよりゼオライト粒子の体積平均粒径が大きいことにより、ゼオライト粒子の一部がキャリア母粒子の樹脂被覆層の表面に埋設されている状態を形成しやすい。(R1−R2)が1.0μm未満であるとゼオライト粒子が樹脂被覆層に埋没した状態になりやすく、3.0μmを超えるとゼオライト粒子付着率が低下し、本実施形態の効果が得られにくい。
キャリアの樹脂被覆層には、更にキャリア帯電付与能力及び抵抗調整の為、金属、金属酸化物及び無機塩等の粒子を併用してもよい。それら粒子としては金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。
またキャリアの樹脂被覆層には、ワックスを含有させてもよい。ワックスは疎水性であり、かつ常温においても比較的柔らかく膜強度が低い。これはワックスの分子構造に由来するが、この特性の為に樹脂被覆層にワックスが存在すると、トナー表面に添加されている外添剤と称する粒子、あるいはトナーバルク成分といったトナー成分がキャリア表面に付着し難い。また付着したとしてもその付着部分のワックスの分子レベルの剥離によって表面が一新されキャリア表面は付着汚染され難いという効果がある。
ワックスとしては特に制限するものではなく、例えば、パラフィンワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体等である。誘導体とは酸化物、ビニルモノマーとの重合体、グラフト変性物を含む。この他に、アルコール、脂肪酸、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、エステルワックス、酸アミド等も利用できる。また、その他公知のものも使用できる。ワックスの融点は60℃以上、200℃以下が好ましい。更に好ましくは、ワックスの融点は80℃以上、150℃以下である。60℃未満ではキャリアとしての流動性が悪化する。
キャリア芯材としては、従来公知のいずれのものも使用することができるが、特に好ましくはフェライトやマグネタイトが選ばれる。他のキャリア芯材として、例えば鉄粉が知られている。鉄粉の場合は比重が大きいためトナーを劣化させやすいので、フェライトやマグネタイトの方が安定性に優れている。フェライトの例としては、一般的に下記式で表される。
(MO)X(Fe2O3)Y
(式中、Mは、Cu、Zn、Fe、Mg、Mn、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co、Mo等から選ばれる少なくとも1種を含有する。またX、Yは重量mol比を示し、かつ条件X+Y=100を満たす。)
(式中、Mは、Cu、Zn、Fe、Mg、Mn、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co、Mo等から選ばれる少なくとも1種を含有する。またX、Yは重量mol比を示し、かつ条件X+Y=100を満たす。)
キャリア芯材の原料としては、Fe2O3を必須成分として、用いられる磁性粒子としては、マグネタイト、マグヘマイトなどの強磁性酸化鉄粒子粉末、鉄以外の金属(Mn、Ni、Zn、Mg、Cu等)を1種又は2種以上含有するスピネルフェライト粒子粉末、バリウムフェライトなどのマグネットプランバイト型フェライト粒子粉末、表面に酸化被膜を有する鉄や鉄合金の粒子粉末を用いることができる。
<静電荷像現像用キャリアの製造方法>
樹脂被覆層をキャリア芯材表面上に形成してキャリア母粒子を得る方法としては、被覆樹脂が可溶な溶剤に被覆樹脂、導電性粒子などを投入して樹脂被覆層形成用溶液とし、樹脂被覆層形成用溶液中にキャリア芯材の粉末を浸漬する浸漬法、樹脂被覆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樹脂被覆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樹脂被覆層形成用溶液を混合し、次いで溶剤を除去するニーダーコーター法、乾式コート法として、樹脂粒子とキャリア芯材とを加熱混合して被覆するパウダーコート法等が挙げられる。
樹脂被覆層をキャリア芯材表面上に形成してキャリア母粒子を得る方法としては、被覆樹脂が可溶な溶剤に被覆樹脂、導電性粒子などを投入して樹脂被覆層形成用溶液とし、樹脂被覆層形成用溶液中にキャリア芯材の粉末を浸漬する浸漬法、樹脂被覆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樹脂被覆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樹脂被覆層形成用溶液を混合し、次いで溶剤を除去するニーダーコーター法、乾式コート法として、樹脂粒子とキャリア芯材とを加熱混合して被覆するパウダーコート法等が挙げられる。
このように形成したキャリア母粒子の表面にゼオライト粒子を付着させる。本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法としては、キャリア母粒子及びゼオライト粒子を混合し、混合した混合物を撹拌しながらせん断力を付与して、キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子を付着させる製造方法が好ましい。本方法により、キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子が付着した構造、すなわちキャリア母粒子あるいは被覆樹脂層にゼオライト粒子の一部が埋設した構造にすることができる。乾式処理装置は、混合撹拌力だけでなく、せん断力を与えられる乾式複合処理装置を用いることが好ましい。具体的には例えば、ノビルタ(ホソカワミクロン社製)のような装置は本実施形態の付着構造を達成するために適している。
<静電荷像現像用現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤は、トナー及びキャリアを含み、キャリアが上記静電荷像現像用キャリアである。すなわち、本実施形態に係る静電荷像現像用は、トナーおよびキャリアからなる二成分現像剤である。
本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤は、トナー及びキャリアを含み、キャリアが上記静電荷像現像用キャリアである。すなわち、本実施形態に係る静電荷像現像用は、トナーおよびキャリアからなる二成分現像剤である。
トナーは特に限定しないが、トナー結着樹脂と着色剤を主成分とし、必要に応じて離型剤等を含有する公知の着色粒子を使用することができる。このトナー(着色粒子)は混練粉砕法のような乾式製法で製造されたものであってもよいし、乳化重合凝集法、溶解懸濁法、懸濁重合法等の湿式製法により製造されたものであってもよい。着色剤や離型剤の表面露出が少なく、画像の安定性が良好である等の点から乳化重合凝集法により製造されたトナーが好ましい。
このようなトナーは、粒度分布が狭いこと、トナー表面が比較的均一であるため、帯電分布が狭く、現像性、転写性において有利である。
トナー結着樹脂としては、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、イソブチ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、酪酸ビニルエステル、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のエステル;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挙げることができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン・アクリル酸アルキル共重合体、スチレン・メタクリル酸アルキル共重合体、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挙げることができる。さらに、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等を挙げることができる。
また、着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、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、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の種々の顔料、または、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系、等の各種染料を単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。
本実施形態に係るトナーにおける、前記着色剤の含有量としては、トナー結着樹脂100重量部に対して、1〜30重量部の範囲であることが好ましいが、また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用することも有効である。前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等を得ることができる。
離型剤の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を有するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;エステルワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス;ミツロウのような動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物系ワックス;石油系ワックス;及びそれらの変性物等を使用することができる。離型剤の添加量は、トナーに対して50重量%以下の範囲で添加することができる。
その他内添剤として、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、それらの合金、又はそれら金属を含む化合物などの磁性体を使用することができる。帯電制御剤としては、4級アンモニウム塩、ニグロシン系化合物、アルミニウム、鉄、クロムなどの錯体からなる染料や、トリフェニルメタン系顔料など通常使用される種々の帯電制御剤を使用することができるが、凝集や融合一体化時の安定性に影響するイオン強度の制御及び廃水汚染の減少のために、水に溶解しにくい帯電制御剤が好適である。
湿式添加する無機粒子の例としては、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、リン酸三カルシウムなど、通常トナー表面の外部添加剤として使用される全てのものを、イオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基で分散して湿式添加することができる。
湿式製法によるトナー製造工程における乳化重合、シード重合、顔料分散、樹脂粒子、離型剤分散、凝集、又はその安定化などに用いる界面活性剤としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン性界面活性剤、アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤、またポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン性界面活性剤を併用することも効果的である。
また、本実施形態において使用する外部添加剤(以下、外添剤)は、特に制限はなく、無機粒子や有機粒子等の公知の外添剤を用いることができるが、その中でも、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグウネシウムおよびりん酸カルシウム等の無機粒子、ステアリン酸亜鉛のような金属石鹸、フッ素含有樹脂粒子、シリカ含有樹脂粒子および窒素含有樹脂粒子等の有機樹脂粒子が好ましい。また、目的に応じて外添剤表面に表面処理を施してもよい。表面処理剤としては、疎水化処理を行うためのシラン化合物、シランカップリング剤、シリコーンオイル等が挙げられる。
本実施形態に係るトナーの体積平均粒径としては、4μm〜12μmの範囲が好ましく、5μm〜10μmの範囲がより好ましく、また、個数平均粒径としては、3μm〜8μmの範囲が好ましく、4μm〜7μmの範囲がより好ましい。
前記体積平均粒径および個数平均粒径の測定は、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)を用いて、100μmのアパーチャ径で測定することにより得ることができる。この時、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
また、本実施形態に係るトナーの体積平均粒度分布指標GSDvは、1.27以下であることが好ましく、より好ましくは1.25以下である。GSDvが1.27を超えると粒度分布がシャープとならず、解像性が低下し、トナー飛散やカブリ等の画像欠陥の原因となる。
なお、体積平均粒径D50v及び体積平均粒度分布指標GSDvは、以下のようにして求めることができる。前述のコールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)で測定されるトナーの粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義する。この際、D50vは体積平均粒径を表し、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として求められる。なお、(D84p/D16p)1/2は数平均粒度分布指標(GSDp)を表す。
トナーとキャリアを混合して現像剤を作製する際のトナーの比率は、現像剤全体の1〜15重量%、好ましくは3〜12重量%の範囲が適当である。
トナーの帯電量はトナー及びキャリアの粒径、材料、材料組成やトナーキャリア混合比にもよるが、−10〜−70μC/gが好ましく、より好ましくは−15〜−50μC/gである。−10μC/g未満では、かぶり、トナー飛散が起こりやすく、−70μC/gを超えると十分なプリント濃度が得られない場合があり好ましくない。
トナーの帯電量測定は、気温25℃、湿度55%に調整された室内において、24時間以上調温、調湿したトナー40gとキャリア500gをV型ブレンダーにて40rpm、20分間混合した現像剤をブローオフ帯電量測定器(東芝ケミカル社製)にて測定する。以降のトナー帯電量はこの測定法による測定値である。
ここで、本実施形態に係るトナーは、上記トナー結着樹脂及び着色剤等を含む着色粒子の他に、吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子をさらに含有することが好ましい。吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子をトナー中に含有させることで、帯電スリーブを介して感光体表面の放電生成物、固着物を摺擦除去することができる。これにより、放電生成物に起因する画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥及び感光体フィルミングをより長期にわたり防止することができる。
吸着作用を示す吸着性無機粒子としては、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭等の表面積の大きく、水和作用をもつ物質が挙げられる。これらの中でも特に、ゼオライトが、高い表面積、調湿作用、イオン交換能等の面から優れているため好ましい。吸着性無機粒子としてゼオライトを用いることで、より高い除去能力を達成できる。
吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子とは、吸着性無機粒子に帯電性を持たせるために樹脂成分と複合化したものである。樹脂にはポリエステル、スチレンアクリル、スチレンメタクリル、ポリプロピレン、ポリエチレン等の一般的な樹脂のほかに、ワックス等の低分子量体でも良く、それらは単独だけでなく複数の樹脂からなるものでも良い。吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子における吸着性無機粒子の比率は、使用される現像装置にもよるが、粒子全体の3重量%以上50重量%未満が良い。3重量%以下では上記効果が得られにくく、50重量%以上では帯電量が低くなりやすく好ましくない。
吸着性粒子の製造方法としては、混練粉砕法、湿式造粒法等公知の粒子製造法にて作製することができる。本実施形態においては、吸着性無機粒子及び樹脂粒子を混合し、混合した混合物を撹拌しながらせん断力を付与して、樹脂粒子の表面に吸着性無機粒子を付着させる製造方法が好ましい。乾式処理装置は、混合撹拌力だけでなく、せん断力を与えられる乾式複合処理装置を用いることが好ましい。具体的には例えば、ノビルタ(ホソカワミクロン社製)のような装置が適している。
本実施形態において、トナーに含まれる吸着性粒子の帯電量Qaと着色粒子の帯電量Qcとが同符号であり、かつ、0.8≦Qa/Qc≦3.0の関係を満たすことが好ましく、1.0≦Qa/Qc≦1.5の関係を満たすことがより好ましい。吸着性粒子の帯電量を着色粒子の帯電量に対してある一定の範囲にすることで、十分な摺擦力と長期にわたる効果持続が得られる。この比率が0.8未満であると、吸着性粒子の帯電が低すぎて、非画像部へトナーが付着する、いわゆるカブリが発生しやすく、また着色粒子に比べて現像されやすいためプリント枚数を重ねるにつれ、現像剤中の吸着性粒子の濃度が低下するので、画像欠陥及び感光体フィルミングの長期にわたる防止効果が維持できにくくなる。比率が3.0を超えると、今度は吸着性粒子の帯電が高すぎて、プリント枚数を重ねるにつれ、スリーブ上濃度が高くなり、それに対応して着色粒子のスリーブ上濃度が低下し、ひいては形成画像の画像濃度が低くなる場合があるため好ましくない。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、静電荷像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電された静電荷像担持体表面を露光して静電潜像(静電荷像)を形成する露光手段と、現像剤担持体に担持された現像剤を用い、静電荷像担持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、静電荷像担持体表面に形成されたトナー画像を被転写体表面に転写する転写手段と、被転写体表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を含み、現像剤として、上記静電荷像現像用キャリアを含有する現像剤を用いる。また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記した手段以外の手段を含むものであってもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、静電荷像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電された静電荷像担持体表面を露光して静電潜像(静電荷像)を形成する露光手段と、現像剤担持体に担持された現像剤を用い、静電荷像担持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段と、静電荷像担持体表面に形成されたトナー画像を被転写体表面に転写する転写手段と、被転写体表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を含み、現像剤として、上記静電荷像現像用キャリアを含有する現像剤を用いる。また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記した手段以外の手段を含むものであってもよい。
本実施形態に係る画像形成装置の一例の概略を図3に示し、その構成について説明する。画像形成装置8は、帯電部10と、露光部12と、静電荷像担持体である電子写真感光体14と、現像部16と、転写部18と、クリーニング部20と、定着部22とを備える。
画像形成装置8において、電子写真感光体14の周囲には、電子写真感光体14の表面を帯電する帯電手段である帯電部10と、帯電された電子写真感光体14を露光し画像情報に応じて静電荷像を形成する露光手段である露光部12と、静電荷像をトナーにより現像してトナー画像を形成する現像手段である現像部16と、電子写真感光体14の表面に形成されたトナー画像を被転写材24の表面に転写する転写手段である転写部18と、転写後の電子写真感光体14表面上に残存したトナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング部20とがこの順で配置されている。また、被転写材24に転写されたトナー画像を定着する定着手段(画像定着装置)である定着部22が転写部18の左側に配置されている。
本実施形態に係る画像形成装置8の動作について説明する。まず、帯電部10により電子写真感光体14の表面が均一に帯電される。次に、露光部12により電子写真感光体14の表面に光が当てられ、光の当てられた部分の帯電電荷が除去され、画像情報に応じて静電荷像が形成される。その後、静電荷像が現像部16により現像され、電子写真感光体14の表面にトナー画像が形成される。例えば、電子写真感光体14として有機感光体を用い、露光部12としてレーザビーム光を用いたデジタル式電子写真複写機の場合、電子写真感光体14の表面は、帯電部10により負電荷を付与され、レーザビーム光によりドット状にデジタル潜像が形成され、レーザビーム光の当たった部分に現像部16でトナーを付与され可視像化される。この場合、現像部16にはマイナスのバイアスが印加されている。次に転写部18で、用紙等の被転写材24がこのトナー画像に重ねられ、被転写材24の裏側からトナーとは逆極性の電荷が被転写材24に与えられ、静電気力によりトナー画像が被転写材24に転写される。転写されたトナー画像は、定着部22において定着部材により熱及び圧力が加えられ、被転写材24に融着されて定着される。一方、転写されずに電子写真感光体14の表面に残存したトナーはクリーニング部20で除去される。この帯電からクリーニングに至る一連のプロセスで一回のサイクルが終了する。なお、図3において、転写部18で用紙等の被転写材24に直接トナー画像が転写されているが、中間転写体等の転写体を介して転写されても良い。
以下、図3の画像形成装置8における帯電手段、静電荷像担持体、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、定着手段について説明する。
(帯電手段)
帯電手段である帯電部10としては、例えば、図3に示すようなコロトロンなどの帯電器が用いられるが、導電性又は半導電性の帯電ロールを用いても良い。導電性又は半導電性の帯電ロールを用いた接触型帯電器は、電子写真感光体14に対し、直流電流を印加するか、交流電流を重畳させて印加してもよい。例えばこのような帯電部10により、電子写真感光体14との接触部近傍の微小空間で放電を発生させることにより電子写真感光体14表面を帯電させる。なお、通常は、−300〜−1000Vに帯電される。また前記の導電性又は半導電性の帯電ロールは単層構造あるいは多重構造でも良い。また、帯電ロールの表面をクリーニングする機構を設けてもよい。
帯電手段である帯電部10としては、例えば、図3に示すようなコロトロンなどの帯電器が用いられるが、導電性又は半導電性の帯電ロールを用いても良い。導電性又は半導電性の帯電ロールを用いた接触型帯電器は、電子写真感光体14に対し、直流電流を印加するか、交流電流を重畳させて印加してもよい。例えばこのような帯電部10により、電子写真感光体14との接触部近傍の微小空間で放電を発生させることにより電子写真感光体14表面を帯電させる。なお、通常は、−300〜−1000Vに帯電される。また前記の導電性又は半導電性の帯電ロールは単層構造あるいは多重構造でも良い。また、帯電ロールの表面をクリーニングする機構を設けてもよい。
(静電荷像担持体)
静電荷像担持体は、少なくとも潜像(静電荷像)が形成される機能を有する。静電荷像担持体としては、電子写真感光体が好適に挙げられる。電子写真感光体14は、円筒状の導電性の基体外周面に有機感光体等を含む塗膜を有する。塗膜は、基体上に、必要に応じて下引き層、及び、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを含む感光層がこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層(電荷発生層、電荷輸送層)に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜等他の種類の感光層を使用してもよい。
静電荷像担持体は、少なくとも潜像(静電荷像)が形成される機能を有する。静電荷像担持体としては、電子写真感光体が好適に挙げられる。電子写真感光体14は、円筒状の導電性の基体外周面に有機感光体等を含む塗膜を有する。塗膜は、基体上に、必要に応じて下引き層、及び、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを含む感光層がこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層(電荷発生層、電荷輸送層)に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜等他の種類の感光層を使用してもよい。
(露光手段)
露光手段である露光部12としては、特に制限はなく、例えば、静電荷像担持体表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光源を、所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。
露光手段である露光部12としては、特に制限はなく、例えば、静電荷像担持体表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光源を、所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。
(現像手段)
現像手段である現像部16は、静電荷像担持体上に形成された潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー画像を形成する機能を有する。そのような現像装置としては、上述の機能を有してい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、静電荷像現像用トナーをブラシ、ローラ等を用いて電子写真感光体14に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。電子写真感光体14には、通常直流電圧が使用されるが、更に交流電圧を重畳させて使用してもよい。
現像手段である現像部16は、静電荷像担持体上に形成された潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー画像を形成する機能を有する。そのような現像装置としては、上述の機能を有してい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、静電荷像現像用トナーをブラシ、ローラ等を用いて電子写真感光体14に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。電子写真感光体14には、通常直流電圧が使用されるが、更に交流電圧を重畳させて使用してもよい。
(転写手段)
転写手段である転写部18としては、例えば、図3に示すような被転写材24の裏側からトナーとは逆極性の電荷を被転写材24に与え、静電気力によりトナー画像を被転写材24に転写するもの、あるいは被転写材24の表面に被転写材24を介して直接接触して転写する導電性又は半導電性のロール等を用いた転写ロール及び転写ロール押圧装置を用いることができる。転写ロールには、静電荷像担持体に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロールは、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード(周速)等により、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ロールとして単層の発泡ロール等が好適に用いられる。転写方式としては、紙等の被転写材24に直接転写する方式でも、中間転写体を介して被転写材24に転写する方式でもよい。
転写手段である転写部18としては、例えば、図3に示すような被転写材24の裏側からトナーとは逆極性の電荷を被転写材24に与え、静電気力によりトナー画像を被転写材24に転写するもの、あるいは被転写材24の表面に被転写材24を介して直接接触して転写する導電性又は半導電性のロール等を用いた転写ロール及び転写ロール押圧装置を用いることができる。転写ロールには、静電荷像担持体に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロールは、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード(周速)等により、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ロールとして単層の発泡ロール等が好適に用いられる。転写方式としては、紙等の被転写材24に直接転写する方式でも、中間転写体を介して被転写材24に転写する方式でもよい。
中間転写体としては、公知の中間転写体を用いることができる。中間転写体に用いられる材料としては、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアルキレンフタレート、PC/ポリアルキレンテレフタレート(PAT)のブレンド材料、エチレンテトラフロロエチレン共重合体(ETFE)/PC、ETFE/PAT、PC/PATのブレンド材料等が挙げられるが、機械的強度の観点から熱硬化ポリイミド樹脂を用いた中間転写ベルトが好ましい。
(クリーニング手段)
クリーニング手段であるクリーニング部20については、静電荷像担持体上の残留トナーを清掃するものであれば、ブレードクリーニング方式、ブラシクリーニング方式、ロールクリーニング方式を採用したもの等、適宜選定して差し支えない。これらの中でもクリーニングブレードを用いることが好ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。中でも、耐摩耗性に優れていることから、特にポリウレタン弾性体を用いることが好ましい。但し、転写効率の高いトナーを使用する場合にはクリーニング部20を使用しない態様もありえる。
クリーニング手段であるクリーニング部20については、静電荷像担持体上の残留トナーを清掃するものであれば、ブレードクリーニング方式、ブラシクリーニング方式、ロールクリーニング方式を採用したもの等、適宜選定して差し支えない。これらの中でもクリーニングブレードを用いることが好ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。中でも、耐摩耗性に優れていることから、特にポリウレタン弾性体を用いることが好ましい。但し、転写効率の高いトナーを使用する場合にはクリーニング部20を使用しない態様もありえる。
(定着手段)
定着手段(画像定着装置)である定着部22としては、被転写材24に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであり、定着部材を具備する。
定着手段(画像定着装置)である定着部22としては、被転写材24に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであり、定着部材を具備する。
(被転写材)
トナー画像を転写する被転写材(用紙)24としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ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、被転写材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。
トナー画像を転写する被転写材(用紙)24としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ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、被転写材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。
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
(トナーAの製造)
スチレン/n−ブチルアクリレート共重合体(共重合比80:20) 88重量部
ポリプロピレンワックス 5重量部
カーボンブラック 7重量部
上記混合物をエクストルーダー(TEM48、東芝機械社製)で混練し、混練物をジェットミルで粉砕した後、風力分級機で分級して、体積平均粒径8.0μmのトナー粒子を得た。これに酸化チタン粒子(STT−30EHJチタン工業(株)製)を0.5重量部、シリカ粒子(R972日本アエロジル(株)製)を1.0重量部加え、ヘンシェルミキサーで3,000rpmで3分間混合してトナーAを得た。
スチレン/n−ブチルアクリレート共重合体(共重合比80:20) 88重量部
ポリプロピレンワックス 5重量部
カーボンブラック 7重量部
上記混合物をエクストルーダー(TEM48、東芝機械社製)で混練し、混練物をジェットミルで粉砕した後、風力分級機で分級して、体積平均粒径8.0μmのトナー粒子を得た。これに酸化チタン粒子(STT−30EHJチタン工業(株)製)を0.5重量部、シリカ粒子(R972日本アエロジル(株)製)を1.0重量部加え、ヘンシェルミキサーで3,000rpmで3分間混合してトナーAを得た。
(トナーBの製造)
〔樹脂粒子分散液の調製〕
スチレン 296重量部
アクリル酸n−ブチル 104重量部
アクリル酸 6重量部
ドデカンチオール 10重量部
アジピン酸ジビニル 1.6重量部
(以上、和光純薬(株)製)
以上の成分を混合し溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)12重量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)8重量部をイオン交換水610重量部に溶解した溶液に加えて、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、過硫酸アンモニウム(和光純薬(株)製)8重量を溶解したイオン交換水50重量部を投入し、窒素置換を0.1リットル/分で20分間行った。その後、フラスコ内を撹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、体積平均粒径が200nm、固形分濃度が40重量%となる樹脂粒子分散液Aを調製した。その分散液の一部を100℃のオーブン上に放置して水分を除去したものをDSC(示差走査型熱量計)測定を実施したところ、ガラス転移点は53℃、重量平均分子量は32,000であった。
〔樹脂粒子分散液の調製〕
スチレン 296重量部
アクリル酸n−ブチル 104重量部
アクリル酸 6重量部
ドデカンチオール 10重量部
アジピン酸ジビニル 1.6重量部
(以上、和光純薬(株)製)
以上の成分を混合し溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)12重量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)8重量部をイオン交換水610重量部に溶解した溶液に加えて、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、過硫酸アンモニウム(和光純薬(株)製)8重量を溶解したイオン交換水50重量部を投入し、窒素置換を0.1リットル/分で20分間行った。その後、フラスコ内を撹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、体積平均粒径が200nm、固形分濃度が40重量%となる樹脂粒子分散液Aを調製した。その分散液の一部を100℃のオーブン上に放置して水分を除去したものをDSC(示差走査型熱量計)測定を実施したところ、ガラス転移点は53℃、重量平均分子量は32,000であった。
〔着色剤分散液の調整〕
カーボンブラック(キャボット社製:リーガル330) 100重量部
アニオン性界面活性剤(ネオゲンRK:第一工業製薬社製) 10重量部
イオン交換水 490重量部
以上の成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)を用いて10分間分散し、体積平均粒径が250nmである着色剤分散剤を調製した。
カーボンブラック(キャボット社製:リーガル330) 100重量部
アニオン性界面活性剤(ネオゲンRK:第一工業製薬社製) 10重量部
イオン交換水 490重量部
以上の成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)を用いて10分間分散し、体積平均粒径が250nmである着色剤分散剤を調製した。
〔離型剤分散液の調製〕
パラフィンワックス(日本精蝋社製:HNP−9) 100重量部
アニオン性界面活性剤(ライオン(株)社製:リパール860K) 10重量部
イオン交換水 390重量部
上記成分を混合して溶解した後、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)を用いて分散し、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理して、体積平均粒径が220nmである離型剤(パラフィンワックス)を分散してなる離型剤分散液を調製した。
パラフィンワックス(日本精蝋社製:HNP−9) 100重量部
アニオン性界面活性剤(ライオン(株)社製:リパール860K) 10重量部
イオン交換水 390重量部
上記成分を混合して溶解した後、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)を用いて分散し、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理して、体積平均粒径が220nmである離型剤(パラフィンワックス)を分散してなる離型剤分散液を調製した。
〔トナーの製造〕
樹脂粒子分散液A 320重量部
着色剤分散液 80重量部
離型剤分散液 96重量部
硫酸アルミニウム(和光純薬(株)製) 1.5重量部
イオン交換水 1270重量部
以上の成分を温度調節用ジャケット付き丸型ステンレス製フラスコ中に収容し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて5,000rpmで5分間分散させた後、フラスコに移動し、25℃、20分間4枚パドルで撹拌しながら放置した。その後、撹拌しながらマントルヒーターで加熱し1℃/分の昇温速度で内部が48℃になるまで加熱し、48℃で20分間保持した。次に追加で樹脂粒子分散液80重量部を緩やかに投入し、48℃で30分間保持したのち、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHを6.5に調整した。
樹脂粒子分散液A 320重量部
着色剤分散液 80重量部
離型剤分散液 96重量部
硫酸アルミニウム(和光純薬(株)製) 1.5重量部
イオン交換水 1270重量部
以上の成分を温度調節用ジャケット付き丸型ステンレス製フラスコ中に収容し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて5,000rpmで5分間分散させた後、フラスコに移動し、25℃、20分間4枚パドルで撹拌しながら放置した。その後、撹拌しながらマントルヒーターで加熱し1℃/分の昇温速度で内部が48℃になるまで加熱し、48℃で20分間保持した。次に追加で樹脂粒子分散液80重量部を緩やかに投入し、48℃で30分間保持したのち、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHを6.5に調整した。
その後1℃/分の昇温速度で95℃まで昇温し、30分間保持した。0.1N硝酸水溶液を添加してpHを4.8に調整し、95℃で2時間放置した。その後、更に前記1N水酸化ナトリウム水溶液を添加し、pHを6.5に調整し95℃で5時間放置した。その後5℃/分で30℃まで冷却した。
出来上がったトナー粒子分散液をろ過し、(A)得られたトナー粒子に35℃のイオン交換水2,000重量部を添加し、(B)20分撹拌放置し、(C)その後ろ過した。(A)から(C)までの操作を5回繰り返した後、ろ紙上のトナー粒子を真空乾燥機に移し、45℃、1,000Pa以下で10時間乾燥した。なお1,000Pa以下としたのは前述のトナー粒子は含水状態であり、乾燥初期においては45℃でおいても水分が凍結し、その後該水分が昇華するため、減圧時の乾燥機の内部圧力が一定にならないためである。ただし乾燥終了時には100Paで安定した。乾燥機内部を常圧に戻した後、これを取り出して、トナー母粒子Bを得、このトナー母粒子B100重量部に対して酸化チタン粒子(STT−30EHJ、チタン工業(株)製)を0.5重量部、シリカ粒子(R972、日本アエロジル(株)製)を1.0重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて3,000rpmで3分間混合し、体積平均粒径6.3μmのトナーBを得た。
<実施例1>
(キャリアAの製造)
フェライト粒子(EFC−50B、パウダーテック株式会社製、体積平均粒径=50μm) 1000重量部
スチレン(St)/メチルメタクリレート(MMA)樹脂(共重合比20:80、Tg84℃) 30重量部
カーボンブラック 3重量部
トルエン 300重量部
以上の組成物を減圧加熱型ニーダーに投入し、混合、70℃に加熱しながら減圧乾燥した。得られたものを75μm目開きメッシュにて篩分し、キャリア芯材であるフェライト粒子に樹脂被覆層を形成したキャリア母粒子Aを得た。
(キャリアAの製造)
フェライト粒子(EFC−50B、パウダーテック株式会社製、体積平均粒径=50μm) 1000重量部
スチレン(St)/メチルメタクリレート(MMA)樹脂(共重合比20:80、Tg84℃) 30重量部
カーボンブラック 3重量部
トルエン 300重量部
以上の組成物を減圧加熱型ニーダーに投入し、混合、70℃に加熱しながら減圧乾燥した。得られたものを75μm目開きメッシュにて篩分し、キャリア芯材であるフェライト粒子に樹脂被覆層を形成したキャリア母粒子Aを得た。
キャリア母粒子A 1000重量部
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製、体積平均粒径2.5μm) 3重量部
次に以上の成分を乾式処理装置(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン社製)に投入し、ジャケット温度を60℃にして器内温度を調整した後、1000rpmにて5分間処理した。処理した試料を取り出し、75μm目開きメッシュにて篩分してキャリアAを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアAの付着率は65%であった。
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製、体積平均粒径2.5μm) 3重量部
次に以上の成分を乾式処理装置(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン社製)に投入し、ジャケット温度を60℃にして器内温度を調整した後、1000rpmにて5分間処理した。処理した試料を取り出し、75μm目開きメッシュにて篩分してキャリアAを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアAの付着率は65%であった。
(現像剤の調整)
キャリアA 100重量部、トナーA 8重量部をV型ブレンダーにて25℃室温下40rpmで20分間混合して現像剤Aを得た。
キャリアA 100重量部、トナーA 8重量部をV型ブレンダーにて25℃室温下40rpmで20分間混合して現像剤Aを得た。
<実施例2>
被覆樹脂としてTg=55℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を50℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアB及び現像剤Bを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.2μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.3μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
被覆樹脂としてTg=55℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を50℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアB及び現像剤Bを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.2μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.3μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
<実施例3>
被覆樹脂としてTg=110℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を80℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアC及び現像剤Cを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は65%であった。
被覆樹脂としてTg=110℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を80℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアC及び現像剤Cを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は65%であった。
<実施例4>
被覆樹脂としてTg=60℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を50℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアD及び現像剤Dを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は75%であった。
被覆樹脂としてTg=60℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を50℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアD及び現像剤Dを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は75%であった。
<実施例5>
被覆樹脂としてTg=100℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を80℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアE及び現像剤Eを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.3μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.2μmであった。キャリアの付着率は80%であった。
被覆樹脂としてTg=100℃のスチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80)を用い、乾式処理装置のジャケット温度を80℃にした以外は実施例1と同様にしてキャリアE及び現像剤Eを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.3μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.2μmであった。キャリアの付着率は80%であった。
<実施例6>
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製、体積平均粒径4.0μm)を用いた以外は実施例1と同様にしてキャリアF及び現像剤Fを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.3μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.7μmであった。キャリアの付着率は60%であった。
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製、体積平均粒径4.0μm)を用いた以外は実施例1と同様にしてキャリアF及び現像剤Fを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.3μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.7μmであった。キャリアの付着率は60%であった。
<実施例7>
スチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80、Tg84℃)30重量部を20重量部とした以外は実施例1と同様にしてキャリアG及び現像剤Gを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.1μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.4μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
スチレン/メチルメタクリレート樹脂(共重合比20:80、Tg84℃)30重量部を20重量部とした以外は実施例1と同様にしてキャリアG及び現像剤Gを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.1μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.4μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
<実施例8>
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は実施例7と同様にしてキャリアH及び現像剤Hを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.1μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.9μmであった。キャリアの付着率は60%であった。
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は実施例7と同様にしてキャリアH及び現像剤Hを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.1μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.9μmであった。キャリアの付着率は60%であった。
<実施例9>
ヘンシェルミキサーに体積平均粒子径0.7μm及び0.3μmの球状マグネタイト粒子粉末それぞれ350重量部と150重量部を投入し、十分に撹拌した後、チタネート系カップリング剤5.0重量部を添加し、約100℃まで昇温し、30分間良く混合撹拌することによりチタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。次に、1Lの四口フラスコに、フェノール6.25重量部、35%ホルマリン9.25重量部、親油化処理された上記マグネタイト粒子500重量部と25%アンモニア水6.25重量部、水428重量部を撹拌混合した。次に、撹拌しながら60分間で85℃に上昇させ、同温度で120分間反応させた。その後、25℃まで冷却し、500mLの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を分離した。得られた沈殿物を水洗し、風乾後、減圧下、160℃で乾燥して粒径50μmの芯材粒子1を得た。
ヘンシェルミキサーに体積平均粒子径0.7μm及び0.3μmの球状マグネタイト粒子粉末それぞれ350重量部と150重量部を投入し、十分に撹拌した後、チタネート系カップリング剤5.0重量部を添加し、約100℃まで昇温し、30分間良く混合撹拌することによりチタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。次に、1Lの四口フラスコに、フェノール6.25重量部、35%ホルマリン9.25重量部、親油化処理された上記マグネタイト粒子500重量部と25%アンモニア水6.25重量部、水428重量部を撹拌混合した。次に、撹拌しながら60分間で85℃に上昇させ、同温度で120分間反応させた。その後、25℃まで冷却し、500mLの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を分離した。得られた沈殿物を水洗し、風乾後、減圧下、160℃で乾燥して粒径50μmの芯材粒子1を得た。
芯材粒子1 1000重量部
スチレン(St)/メチルメタクリレート(MMA)樹脂(共重合比20:80、Tg84℃) 20重量部
カーボンブラック 3重量部
トルエン 300重量部
以上の組成物を減圧加熱型ニーダーに投入し、混合、70℃に加熱しながら減圧乾燥した。得られたものを75μm目開きメッシュにて篩分し、キャリア母粒子Bを得た。
スチレン(St)/メチルメタクリレート(MMA)樹脂(共重合比20:80、Tg84℃) 20重量部
カーボンブラック 3重量部
トルエン 300重量部
以上の組成物を減圧加熱型ニーダーに投入し、混合、70℃に加熱しながら減圧乾燥した。得られたものを75μm目開きメッシュにて篩分し、キャリア母粒子Bを得た。
キャリア母粒子B 1000重量部
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製、体積平均粒径2.5μm) 3重量部
次に以上の成分を乾式処理装置(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン社製)に投入し、ジャケット温度を60℃にして器内温度を調整した後、1,000rpmにて5分間処理した。処理した試料を取り出し、75μm目開きメッシュにて篩分してキャリアIを得た。得られたキャリアを実施例1と同様にトナーAと混合し、現像剤Iを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.0μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.5μmであった。キャリアの付着率は60%であった。
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製、体積平均粒径2.5μm) 3重量部
次に以上の成分を乾式処理装置(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン社製)に投入し、ジャケット温度を60℃にして器内温度を調整した後、1,000rpmにて5分間処理した。処理した試料を取り出し、75μm目開きメッシュにて篩分してキャリアIを得た。得られたキャリアを実施例1と同様にトナーAと混合し、現像剤Iを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.0μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.5μmであった。キャリアの付着率は60%であった。
<実施例10>
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は実施例9と同様にしてキャリアJ及び現像剤Jを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.0μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=3.0μmであった。キャリアの付着率は55%であった。
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は実施例9と同様にしてキャリアJ及び現像剤Jを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.0μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=3.0μmであった。キャリアの付着率は55%であった。
<実施例11>
トナーとしてトナーAの代わりにトナーBを用いた以外は実施例1と同様にしてキャリアK及び現像剤Kを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
トナーとしてトナーAの代わりにトナーBを用いた以外は実施例1と同様にしてキャリアK及び現像剤Kを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
<実施例12>
(吸着性粒子Aの製造)
吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子を以下のように作製した。樹脂粒子分散液A100重量部にイオン交換水900重量部を加え混合した後、遠心分離操作により上澄み分を除去する操作を3回繰り返し、その後イオン交換水300重量部を加え分散液をほぐした後、凍結乾燥処理を行い、樹脂粒子Aを得た。
(吸着性粒子Aの製造)
吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子を以下のように作製した。樹脂粒子分散液A100重量部にイオン交換水900重量部を加え混合した後、遠心分離操作により上澄み分を除去する操作を3回繰り返し、その後イオン交換水300重量部を加え分散液をほぐした後、凍結乾燥処理を行い、樹脂粒子Aを得た。
樹脂粒子A 600重量部
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製) 400重量部
以上の成分を乾式処理装置(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン社製)に投入し、ジャケット温度を20℃にして器内温度を調整した後、1,000rpmにて5分間処理した。処理した試料を取り出し、45μm目開きメッシュにて篩分して体積平均粒径7.1μmの吸着性粒子Aを得た。
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製) 400重量部
以上の成分を乾式処理装置(ノビルタNOB130、ホソカワミクロン社製)に投入し、ジャケット温度を20℃にして器内温度を調整した後、1,000rpmにて5分間処理した。処理した試料を取り出し、45μm目開きメッシュにて篩分して体積平均粒径7.1μmの吸着性粒子Aを得た。
吸着性粒子A 10重量部
トナー母粒子B 90重量部
酸化チタン粒子(STT−30EHJ、チタン工業(株)製) 0.5重量部
シリカ粒子(R972、日本アエロジル(株)製) 1.0重量部
以上の成分をヘンシェルミキサーにて3,000rpmで3分間混合し、体積平均粒径6.6μmのトナーLを得た。トナーLと実施例1のキャリアAを実施例1と同様に混合し現像剤Lを得た。
トナー母粒子B 90重量部
酸化チタン粒子(STT−30EHJ、チタン工業(株)製) 0.5重量部
シリカ粒子(R972、日本アエロジル(株)製) 1.0重量部
以上の成分をヘンシェルミキサーにて3,000rpmで3分間混合し、体積平均粒径6.6μmのトナーLを得た。トナーLと実施例1のキャリアAを実施例1と同様に混合し現像剤Lを得た。
トナー母粒子B及び吸着性粒子Aそれぞれ単独でキャリアAを用いて帯電量を測定した結果、吸着性粒子Aの帯電量Qaは−42μC/g、トナー母粒子Bの帯電量Qcは−46μC/g、Qa/Qc=0.91であった。
また、樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は65%であった。
<比較例1>
実施例1のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない代わりに同量のゼオライトをニーダー処理時の組成物に添加し、他は同条件にて製造することにより、ゼオライトが樹脂被覆層に包含されたキャリアM及び現像剤Mを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は75%であった。
実施例1のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない代わりに同量のゼオライトをニーダー処理時の組成物に添加し、他は同条件にて製造することにより、ゼオライトが樹脂被覆層に包含されたキャリアM及び現像剤Mを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は75%であった。
<比較例2>
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は比較例1と同様にしてキャリアN及び現像剤Nを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.5μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.5μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は比較例1と同様にしてキャリアN及び現像剤Nを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.5μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.5μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
<比較例3>
実施例1のキャリア製造条件においてゼオライトの乾式付着処理を実施しない代わりに キャリア母粒子A 1000重量部
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製、体積平均粒径2.5μm) 3重量部
の成分をV型ブレンダーにて25℃室温下40rpmで20分間混合してキャリアOを得、実施例1と同様にして現像剤Oを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は15%であった。
実施例1のキャリア製造条件においてゼオライトの乾式付着処理を実施しない代わりに キャリア母粒子A 1000重量部
合成ゼオライト(HSZ−500KOA、東ソー株式会社製、体積平均粒径2.5μm) 3重量部
の成分をV型ブレンダーにて25℃室温下40rpmで20分間混合してキャリアOを得、実施例1と同様にして現像剤Oを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.1μmであった。キャリアの付着率は15%であった。
<比較例4>
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は比較例3と同様にしてキャリアP及び現像剤Pを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.6μmであった。キャリアの付着率は10%であった。
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は比較例3と同様にしてキャリアP及び現像剤Pを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.4μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.6μmであった。キャリアの付着率は10%であった。
<比較例5>
実施例9のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない代わりに同量のゼオライトをニーダー処理時の組成物に添加し、他は同条件にて製造することによりキャリアQ及び現像剤Qを得た。樹脂被覆層の厚みR2は0.9μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.6μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
実施例9のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない代わりに同量のゼオライトをニーダー処理時の組成物に添加し、他は同条件にて製造することによりキャリアQ及び現像剤Qを得た。樹脂被覆層の厚みR2は0.9μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.6μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
<比較例6>
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は比較例5と同様にしてキャリアR及び現像剤Rを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.2μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.8μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
ゼオライトとして合成ゼオライト(HSZ−500KOA)の代わりに人工ゼオライト(ゼオスター、日本化学工業株式会社製)を用いた以外は比較例5と同様にしてキャリアR及び現像剤Rを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.2μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.8μmであった。キャリアの付着率は70%であった。
<比較例7>
キャリア製造条件において、キャリア母粒子Aの代わりにキャリア母粒子Bを用いた以外は比較例3と同様にしてキャリアS及び現像剤Sを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.2μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.3μmであった。キャリアの付着率は20%であった。
キャリア製造条件において、キャリア母粒子Aの代わりにキャリア母粒子Bを用いた以外は比較例3と同様にしてキャリアS及び現像剤Sを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.2μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は2.5μm、R1−R2=1.3μmであった。キャリアの付着率は20%であった。
<比較例8>
キャリア製造条件において、キャリア母粒子Aの代わりにキャリア母粒子Bを用いた以外は比較例4と同様にしてキャリアT及び現像剤Tを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.1μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.9μmであった。キャリアの付着率は10%であった。
キャリア製造条件において、キャリア母粒子Aの代わりにキャリア母粒子Bを用いた以外は比較例4と同様にしてキャリアT及び現像剤Tを得た。樹脂被覆層の厚みR2は1.1μm、ゼオライト粒子の体積平均粒径R1は4.0μm、R1−R2=2.9μmであった。キャリアの付着率は10%であった。
<比較例9>
実施例1のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない以外は同条件にて製造することによりキャリアU及び現像剤Uを得た。
実施例1のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない以外は同条件にて製造することによりキャリアU及び現像剤Uを得た。
<比較例10>
実施例9のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない以外は同条件にて製造することによりキャリアV及び現像剤Vを得た。
実施例9のキャリア製造条件において、ゼオライトの乾式付着処理を実施しない以外は同条件にて製造することによりキャリアV及び現像剤Vを得た。
(評価)
以下の条件にて放電生成物除去の評価を実施した。評価機にはDocuCentreColor400CP(富士ゼロックス株式会社製)において、アモルファスシリコンを感光層に用いた感光体に交換し、露光部が非画像部となるように潜像形成方法を変更した改造機を使用した。現像器及び供給器には各実施例及び比較例のトナー及び現像剤を使用した。評価環境は気温28℃、湿度85RH%とした。用紙はA4紙(C2紙、富士ゼロックス株式会社製)とした。評価画像は、面積4cm×10cm、画像濃度ID=1.3から1.4となるベタ画像を1000枚連続プリントし、その後12時間停止し、停止後に全面に濃度ID=0.4から0.6となるハーフトーン画像を1枚出力した時の画像を1000枚目の評価画像とし、以降1000枚毎、3万枚目の評価画像まで出力した。画像濃度調整はX−Rite938(日本平版機材株式会社製)を用いて測定した結果から100枚毎に調整した。評価画像上の画像流れ、筋状の画像欠陥の度合いを目視にて以下のようにグレード評価した。各実施例、比較例の評価結果をそれぞれ表1、表2に示す。
◎:問題無し
○:軽微、実使用上問題無し
△:目視で明らかに画像流れ、縦筋が見える
×:著しく像流れ、欠陥が見られ使用に耐えない
以下の条件にて放電生成物除去の評価を実施した。評価機にはDocuCentreColor400CP(富士ゼロックス株式会社製)において、アモルファスシリコンを感光層に用いた感光体に交換し、露光部が非画像部となるように潜像形成方法を変更した改造機を使用した。現像器及び供給器には各実施例及び比較例のトナー及び現像剤を使用した。評価環境は気温28℃、湿度85RH%とした。用紙はA4紙(C2紙、富士ゼロックス株式会社製)とした。評価画像は、面積4cm×10cm、画像濃度ID=1.3から1.4となるベタ画像を1000枚連続プリントし、その後12時間停止し、停止後に全面に濃度ID=0.4から0.6となるハーフトーン画像を1枚出力した時の画像を1000枚目の評価画像とし、以降1000枚毎、3万枚目の評価画像まで出力した。画像濃度調整はX−Rite938(日本平版機材株式会社製)を用いて測定した結果から100枚毎に調整した。評価画像上の画像流れ、筋状の画像欠陥の度合いを目視にて以下のようにグレード評価した。各実施例、比較例の評価結果をそれぞれ表1、表2に示す。
◎:問題無し
○:軽微、実使用上問題無し
△:目視で明らかに画像流れ、縦筋が見える
×:著しく像流れ、欠陥が見られ使用に耐えない
以上のように、実施例1〜12の現像剤は画像流れ、筋状欠陥等の画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができた。一方、比較例1〜10の現像剤は、画像欠陥の発生を長期にわたり抑制することができなかった。
1 キャリア、2 ゼオライト粒子、3 キャリア母粒子、4 樹脂被覆層、5 キャリア芯材、8 画像形成装置、10 帯電部、12 露光部、14 電子写真感光体、16 現像部、18 転写部、20 クリーニング部、22 定着部、24 被転写材。
Claims (12)
- キャリア母粒子の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有することを特徴とする静電荷像現像用キャリア。
- 請求項1に記載の静電荷像現像用キャリアであって、
前記キャリア母粒子は、キャリア芯材と、前記キャリア芯材の表面を被覆する樹脂被覆層とを有し、
前記樹脂被覆層の表面にゼオライト粒子が付着した構造を有することを特徴とする静電荷像現像用キャリア。 - 請求項2に記載の静電荷像現像用キャリアであって、
前記樹脂被覆層は、ガラス転移温度が55〜110℃の範囲である熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする静電荷像現像用キャリア。 - 請求項3に記載の静電荷像現像用キャリアであって、
前記熱可塑性樹脂が、スチレン、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルから選択される少なくとも1つの単量体の重合体であることを特徴とする静電荷像現像用キャリア。 - 請求項2〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアであって、
前記ゼオライト粒子の体積平均粒径をR1(μm)、前記樹脂被覆層の厚みをR2(μm)としたときに、R1−R2=1.0〜3.0μmの範囲であることを特徴とする静電荷像現像用キャリア。 - 請求項2〜5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアであって、
前記キャリア芯材は、キャリア結着樹脂中に磁性粒子が分散されてなることを特徴とする静電荷像現像用キャリア。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法であって、
前記キャリア母粒子及び前記ゼオライト粒子を混合する混合工程と、
前記混合した混合物を撹拌しながらせん断力を付与して、前記キャリア母粒子の表面に前記ゼオライト粒子を付着させる付着工程と、
を含むことを特徴とする静電荷像現像用キャリアの製造方法。 - トナーと、請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアとを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
- 請求項8に記載の静電荷像現像用現像剤であって、
前記トナーは、吸着性無機粒子及び樹脂を含む吸着性粒子と、トナー結着樹脂及び着色剤を含む着色粒子と、を含有することを特徴とする静電荷像現像用現像剤。 - 請求項9に記載の静電荷像現像用現像剤であって、
前記吸着性粒子の帯電量Qaと前記着色粒子の帯電量Qcとが同符号であり、かつ、
0.8≦Qa/Qc≦3.0
の関係を満たすことを特徴とする静電荷像現像用現像剤。 - 請求項9または10に記載の静電荷像現像用現像剤であって、
前記吸着性無機粒子がゼオライトであることを特徴とする静電荷像現像用現像剤。 - 請求項8〜11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤を用いることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006243312A JP2008065076A (ja) | 2006-09-07 | 2006-09-07 | 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像用キャリアの製造方法、静電荷像現像用現像剤及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2008065076A true JP2008065076A (ja) | 2008-03-21 |
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ID=39287847
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010066634A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Ricoh Co Ltd | スコロトロン型コロナ帯電器、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
JP2018054881A (ja) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | デンカ株式会社 | 非晶質アルミノシリケート系トナー外添剤 |
-
2006
- 2006-09-07 JP JP2006243312A patent/JP2008065076A/ja active Pending
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