JP2008096977A - キャリア及び当該キャリアを含有してなる二成分系現像剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】小径のトナーに十分な帯電付与が行え、帯電不足によるトナー飛散に起因するカブリ等の画像汚染を起こさない安定した帯電性能を有するキャリアを提供することを目的とする。また、本発明は、多数枚のプリント作成を連続で行う様な帯電レベルを維持することが困難な画像形成条件下でも、画像形成に支障を来たすことのない帯電レベルを維持することが可能なキャリアを提供。
【解決手段】少なくともマグネシウム元素を含有するフェライトよりなるコア粒子の表面に樹脂を被覆してなるキャリアにおいて、該コア粒子は異形化率が5個数%以下であり、且つ、コア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下であることを特徴とするキャリア。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に使用される二成分系現像剤を構成するキャリアに関し、特に、マグネシウムを含有するフェライトを用いたキャリアに関する。
電子写真方式の画像形成方法の1つに、トナーとキャリアからなる二成分系現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する画像形成方法がある。この二成分系現像剤を構成するキャリアには、酸化鉄粉や未酸化の鉄粉よりなる導電性キャリアと、鉄、ニッケル、フェライト等の強磁性体よりなるキャリアコアと呼ばれるコア粒子表面に絶縁性の樹脂を均一に被覆した絶縁性キャリアとに大別される。このうち、絶縁性キャリアは、導電性キャリアに比べて耐久性に優れ、寿命も長いといったメリットがあり、特に、高速の画像形成に好適なキャリアとして用いられている。
キャリアコアの原料の1つにフェライトがある。フェライトは、体心立方晶を有するα鉄、または、これにニッケルや銅、コバルト、マンガン、亜鉛等の二価遷移金属を固溶したものである。このうち、銅やニッケル等の二価遷移金属を固溶したものは、キャリアコアとして良好な特性を発現するものであるが、近年、人体に有害とされる物質を事務機械や家電製品から排除し製品の安全化を目指そうとする動きがある。例えば、欧州連合EU域内で取り扱う電気電子機器について、特定6物質の製品への使用を禁止するRoHS指令はその代表的なものといえる。
銅や亜鉛は、RoHS指令の規制対象物質ではないが、生体内への蓄積が懸念されることもあるので、この様な金属を含有しない固溶系フェライトの検討が行われる様になり、その1つとしてマグネシウムを含有するフェライトが注目される様になった。
マグネシウムを含有したフェライトを用いたキャリアの技術には次の様なものがある。例えば、酸素ガスと不活性ガスからなる混合ガス雰囲気中で酸化物原料を焼成することにより、MnO・MgO・Fe23系ソフトフェライトを製造する方法がある(例えば、特許文献1参照。)。
また、MnO・MgO・Fe23の組成からなるソフトフェライト粒子表面に、ポリメチルアルキルシロキサンを添加した樹脂をコーティングして、キャリアを作製する技術がある(例えば、特許文献2参照。)。
さらに、マグネシウムを含有するフェライトに、Bi23等の融点が1000℃以下の金属酸化物と、ZrO2等の融点が1800℃以上の金属酸化物を添加して、キャリアコアを作製する技術がある(例えば、特許文献3参照。)。
この様に、マグネシウムを含有するフェライトを用いたキャリアに関する技術が検討されている。
特開2001−93720号公報 特開2003−337445号公報 特開2004−240321号公報
ところで、デジタル技術の進展に伴い、例えば、1200dpi(dpi;1インチ(2.54cm)あたりのドット数)レベルのドット画像を再現する様な高精細な画像形成が求められる様になってきた。微小なドット画像再現を実現させる手段の1つとしてトナーの小径化が検討され、これにあわせてキャリアも従来より小さなものが求められる様になった。そして、前述のマグネシウムを含有するフェライトを用いたキャリアでも、従来よりも粒径の小さなキャリアを実現しようと検討が行われた。
しかしながら、マグネシウムを含有するフェライトで小径のキャリアコアを作製すると、トナーを十分に帯電することができないことが判明した。特に、連続で多数枚のプリント作成を行う場合には、枚数の増加に伴いトナーへの帯電付与性能が低下するとともに、トナー飛散の発生により、カブリ等の画像汚染を発生させた。この様に、マグネシウムを含有するフェライトを用いて小径のキャリアを作製すると、トナーへの安定した帯電付与性能が得られなかった。
本発明は、小径のトナーと組み合わせた場合においても十分な帯電付与が行え、帯電不足によるトナー飛散に起因するカブリ等の画像汚染を起こさない安定した帯電性能を有するキャリアを提供することを目的とする。また、本発明は、多数枚のプリント作成を連続で行う様な帯電レベルを維持することが困難な画像形成条件下でも、画像形成に支障を来たすことのない帯電レベルを維持することが可能なキャリアを提供することを目的とする。
1.
少なくともマグネシウム元素を含有するフェライトよりなるコア粒子の表面に樹脂を被覆してなるキャリアにおいて、該コア粒子は異形化率が5個数%以下であり、且つ、コア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下であることを特徴とするキャリア。
2.
前記キャリアの平均粒径が20μm以上40μm以下であることを特徴とする前記1に記載のキャリア。
3.
前記コア粒子が、マンガン元素を含有するものであることを特徴とする前記1に記載のキャリア。
4.
前記1に記載のキャリアと、体積基準におけるメディアン径(D50)が3μm以上8μm以下のトナーとを含有してなることを特徴とする二成分系現像剤。
5.
前記最大グレイン径が2μm以上4μm以下であることを特徴とする前記1に記載のキャリア。
6.
前記キャリアの平均粒径が25μm以上37μm以下であることを特徴とする前記2に記載のキャリア。
7.
前記キャリアの磁力が40〜70Am2/kgであることを特徴とする前記1に記載のキャリア。
8.
前記キャリアの磁力が45〜60Am2/kgであることを特徴とする前記7に記載のキャリア。
9.
前記コア粒子の表面を被覆する樹脂層は、コア粒子表面を表面積で70%以上被覆することを特徴とする前記1に記載のキャリア。
10.
1回の焼成で形成されることを特徴とする前記1に記載のキャリア。
11.
前記焼成における焼成温度は、1500℃以上であることを特徴とする前記10に記載のキャリア。
12.
前記焼成で用いられるスラリー濃度は、70質量%以上であることを特徴とする前記10に記載のキャリア。
本発明では、マグネシウムを含有するフェライトを用いたキャリアコアを作製する際、ストレスを極力加えずに済む作製環境を見出すことにより、形状が均一で、且つ、表面を構成するグレインが小さなキャリアコアの開発を可能にした。その結果、トナーに対して十分な帯電性を付与し、帯電不足によるトナー飛散に起因するカブリ等の画像汚染を起こすことのない安定した帯電性能を有するキャリアの提供を可能にした。
また、多数枚のプリント作成を連続で行う様な帯電レベルを維持することが困難な画像形成条件下でも、画像形成に支障を来たすことのない安定した帯電レベルを維持することが可能なキャリアの提供を可能にした。その結果、いつでも良好なトナー画像を安定して形成することを可能にした。
本発明の効果は、少なくともマグネシウム元素を含有するフェライトよりなるコア粒子表面に樹脂を被覆したキャリアにおいて、コア粒子の異形化率が5個数%以下で、前記コア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下となるコア粒子を用いることにより発現されるものである。この様な特性を有するコア粒子を見出した経緯は以下のとおりである。
本発明者は、マグネシウムを含有するフェライトを用い、従来の方法でキャリアコアを作製し、これを観察したところ、個々のキャリアコアの形状が非常に不均一であることに着目した。そして、キャリアコアの形状が不均一なことが、トナーへの帯電付与性能に影響を与えており、キャリアの形状を揃えることで、いずれのキャリアもトナーに対して同レベルの帯電付与が行える様になり、安定したトナー帯電を実現させると考えた。
そこで、本発明者はキャリアコアの形状が不均一になる原因が、キャリアコアの作製工程で加えられるストレスによると考え、キャリアコアにストレスを与える最も大きな要因である焼成を必要最小限に留めてキャリアコアを作製した。
本発明者は、さらに、キャリアコアの表面性にも着目し、形状を均一に揃えることができたキャリアコアと形状が不均一なキャリアコアの表面性能を走査型電子顕微鏡で評価した。電子顕微鏡でキャリアコア表面を観察すると、コア表面は無数の独立した領域(グレイン)から構成され、形状が均一なキャリアコアほどこの領域の面積が小さくなる傾向を有していた。
すなわち、上記作製方法により、異形化率が5個数%以下で、コア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下となるマグネシウム元素を含有するフェライトよりなるコア粒子が得られ、本発明の効果が発現されたのである。
すなわち、キャリア粒子の異形化率を5個数%以下とすることにより、形状が球形に揃ったため、粒子上に被覆するコート樹脂の膜厚がより均一になり、さらに、コア粒子表面のグレイン径が小さくなることにより、コア粒子の表面性がよりスムーズになったため、トナーに対して十分な帯電、均一な帯電を付与することが可能となったのである。
以下、本発明について詳細に説明する。
キャリアの特性
本発明に係るキャリアについて説明する。
本発明に係るキャリアは、少なくともマグネシウム元素を含有するフェライトによりなるコア粒子表面に樹脂を被覆した構造を有する。そして、コア粒子は異形化率が5個数%以下であり、且つコア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下となるマグネシウム元素を含有するフェライトより形成されるものである。
本発明に係るキャリアを構成するコア粒子(以下、キャリアコアともいう)は、いわゆるフェライトと呼ばれる物質で、酸化第二鉄(Fe23)を主成分とし、少なくともマグネシウム元素を含有するものである。また、前記成分にマンガン元素を含有したものも好ましく使用される。
本発明では、コア粒子の異形化率が5個数%以下とするものである。ここで、異形化率とはコア粒子を特定個数抽出した時に、その中で形状の不揃いなコア粒子の存在する割合を個数基準で示すもので、コア粒子形状の均一性を知ることができる。すなわち、異形化率が低くなるほど形状の揃った均一なコア粒子が得られており、逆に、異形化率が高いほど、コア粒子の形状が不揃いになっていることを意味するものである。
本発明では、コア粒子の異形化率が5%以下であるが、コア粒子の形状を前記範囲になるよう均一にすることにより、帯電付与性能が揃ったキャリアが得られる。すなわち、コア粒子の形状が揃っていることで、コア粒子表面に同じレベルで樹脂層が形成され、同等レベルの帯電付与性能を有するキャリアが大量に得られるので、安定したトナー帯電が行えるのである。
異形化率の具体的な算出方法は、以下の手順で行われる。すなわち、走査型電子顕微鏡(SEM)を用い300倍の倍率でコア粒子を写真撮影し、写真画像上のコア粒子500個中における以下に定義する異形粒子の個数の割合を算出することにより異形化率を算出する。
ここで、異形粒子とは、形状が不揃いなコア粒子のことで、例えば、破砕された形状(破砕断面を有する)の粒子や、こぶのような突起箇所を有するコア粒子のことをさす。
異形粒子を定義する具体的な方法を以下に示す。走査型電子顕微鏡(SEM)画像から取り込んだ100個の画像から「水平方向フェレ径でのコア粒子の最大径」と「コア粒子の投影面積」を計測し、以下の式でSF−1を算出し、SF−1が130より大きいコア粒子を異形粒子と定義する。
SF−1={(水平方向フェレ径でのコア粒子の最大径)2/(コア粒子の投影面積)}×(π/4)×100
(但し、投影面積とは粒子の平面上への投影像の面積を云う。)
以下、キャリアのグレインについて説明する。
本発明では、キャリア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下のものである。
本発明に係るキャリアを構成するコア粒子を倍率1500倍〜3000倍で電子顕微鏡観察すると、その表面は無数の顆粒がつぶれてくっついている様な形態を有していることが確認される。本発明では、コア粒子表面を構成するこのつぶれた様な形態を有する独立した領域のことを「グレイン」と呼んでおり、「最大グレイン径」は、コア粒子表面で観察されるグレインの中で最も大きなグレインの大きさを水平方向フェレ径で表したものである。なお、水平方向フェレ径とは、電子顕微鏡写真画像の水平方向に対し垂直な2本の直線(垂直線)でコア粒子をはさみ、これら2本の垂直線間の距離をいうもので、これがコア粒子のグレイン径を示す。
本発明において、最大グレイン径は、以下の手順により算出される。
測定方法は、コア粒子1個を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて3000倍の倍率で写真撮影し、スキャナーにて取込んだ画像から、画像解析装置「ルーゼックスAP」(ニレコ社製)にて、その写真視野中にて、コア粒子表面上の各グレインの水平方向フェレ径を測定し、その中から最も大きなグレイン径を抽出する。
この測定をコア粒子100個について行い、各コア粒子の中の最も大きなグレイン径の平均値を算出し、これをコア粒子表面の最大グレイン径とする。
本発明では、コア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下となり、好ましくは、2μm以上4μm以下とするものである。最大グレイン径が上記範囲のときに、コア粒子表面は均一な粗さとなり、樹脂を均一に被覆し易くなるので、トナーに対し均一な帯電付与が行える環境を作製することができるものと推測される。
また、最大グレイン径を2μm未満とすることは、コア粒子の作製において困難であり、コア粒子作製後に粒子の選別などの工程が必要となるため実用的でない。
本発明に係るキャリアについて、さらに説明する。
本発明に係るキャリアは、その平均粒径が20μm以上40μm以下であることが好ましく、25μm以上37μm以下にすることがより好ましい。平均粒径を上記範囲にすることで、微細なドット画像の再現が可能な小径トナーと適正な混合が行えるので、小径のトナーを十分に帯電させ、デジタル化に対応した高精細なトナー画像形成が可能な二成分系現像剤の提供を可能にする。
キャリアの平均粒径は、体積基準による測定方法により算出することが可能である。キャリアの体積基準の平均粒径は、例えば、湿式分散器を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「HELOS(シンパテック社製)」により測定することが可能である。
キャリアは、その磁力が、40〜70Am2/kgが好ましく、45〜60Am2/kgがより好ましい。キャリアの磁力を上記範囲とすることで、現像装置のマグネットにキャリアが良好に保持されるので、キャリア飛散や搬送不良の発生を起こさない。
なお、キャリアの磁力は、例えば、以下の手順で測定することが可能である。すなわち、測定装置として、例えば、高感度型振動試料型磁力計「VSM−P7−15型(東英工業社製)」を利用し、測定磁場を5kOe、試料の量を20〜30mgとして測定する。
次に、本発明に係るキャリアの作製方法について説明する。
本発明では、キャリアコアを作製する際、形状及び表面特性の揃ったキャリアコアが得られる様にするため、製造工程でなるべくストレスを加えない様にすることを考えた。そして、最も大きなストレスを加える要因となる焼成を1回で済ませることができる様な作製条件を見出したものである。
キャリアコアは、原料のフェライトを造粒、乾燥した後、加熱処理により焼成を行い、得られた焼成物を解砕する工程を経て作製される。従来技術において、特に、マグネシウムを含有するフェライトよりキャリアコアを作製する場合、マグネシウムの分散性が悪いため、焼成時間を長くする必要があり、焼成を2回行っていた。すなわち、最初に仮焼成と呼ばれる1200℃乃至1500℃の加熱処理を行った後、解砕を行い、さらに、造粒・乾燥を経て、次に本焼成と呼ばれる1100℃乃至1400℃での加熱処理を行っていた。
キャリアコアの作製工程では、生成した焼成物を解砕し、解砕物を分級することにより、所望粒径のキャリアコアが得られる。解砕工程では、焼成物に機械的なストレスを加えて細かい粒子を形成するが、粒子の粒径を小さくするほど、焼成物により大きな負荷をかけることになる。したがって、粒径の小さなキャリアコアほど、不均一な形状になり易く、また、表面のグレインも大きくなり易かった。この様に、形状が不均一で表面のグレインの大きなキャリアコアは、フェライトの密度が低いことも起因して、トナーに十分な帯電付与が行えなかったものと推測される。
本発明では、キャリアコアを作製する際、焼成物への解砕処理で加えられるストレスを極力低減させようと考え、1回の焼成でキャリアコアを作製できる様にした。そのために、1回の焼成でマグネシウム成分が十分に焼結できる環境を作り出すことを考えた。具体的には、作製工程で使用されるスラリーへの原料添加量を増大させ、スラリー濃度を70%以上にして高粘度化することで、マグネシウムに対するシェアを大きくし、分散性を高めつつ焼成温度を1500℃以上と高温にすることで、短時間でもマグネシウムの焼結を完了させてマグネシウムの分散性の良好なキャリアコアを得たのである。
以下、本発明に係るキャリアの代表的な作製手順を説明する。キャリアコアは、例えば、以下の様な手順で作製される。
(1)原料調合工程
マグネシウムを含有するフェライトを作製する原料を調合する工程である。マグネシウムを含有するフェライトを作製する場合、例えば、酸化第二鉄Fe32、水酸化マグネシウムMg(OH)2、さらに、炭酸マンガンMnCO3といった化合物を、予め決めておいた割合で混合して調合する。Mg(OH)2の割合としては、上記原材料において、10〜40モル%が好ましい。
(2)湿式混合
前記の調合で得られた混合物に水を添加して分散させてスラリーを作製するとともに、次工程の処理がスムーズに行える粘度にするために、スラリーの濃度の調整も行う工程である。本発明では、スラリー濃度を70〜80質量%にすることにより、1回の焼成でマグネシウムを十分に焼結させることができる。
(3)湿式粉砕
スラリーを湿式ボールミルや湿式振動ミル等の装置に投入して粉砕処理を行う工程で、所定の大きさを有する粉砕物が得られる。粉砕物は15μm以下のものが得られ、2μm以下の微細な粉砕物を作製することも可能である。
(4)造粒・乾燥工程
粉砕処理物をスプレードライヤーに供給し、スプレードライヤーにより粉砕処理物を噴出させ、乾燥させることにより、所定粒径を有するフェライト造粒物を作製する工程である。(5)焼成工程
フェライト造粒物を焼成炉に投入し、加熱処理を行って、造粒物を焼成させる工程であり、本発明では、前述のスラリーより作製した造粒物を1500℃以上の温度で加熱することにより、1回の焼成でマグネシウムの焼結が十分に行える様になっている。また、焼成時間は1乃至24時間で、2乃至10時間で行われることが多い。
(6)解砕工程
解砕機を用いて焼成物を解砕する工程である。
(7)篩分工程
解砕物を篩い分けして、所定粒径を有するフェライトを抽出することにより、キャリアコアを得る工程である。篩い分けの方法としては、篩ろ過法や沈降法、或いは風力による方法などが挙げられる。
この様にして得られたキャリアコアはそのまま樹脂を被覆することも可能であるが、キャリアコアを大気雰囲気下で加熱して酸化被膜処理を施して電気抵抗率の調整を行うことも可能である。酸化被膜処理は、例えば、ロータリー式電気炉やバッチ式電気炉を用いて、300℃乃至700℃の温度で1〜180分間、加熱処理することにより、キャリアコアの電気抵抗率を高くすることができる。
キャリアコア表面に被覆することが可能な樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂が挙げられる。また、樹脂の被覆方法としては、湿式の被覆方法と乾式の被覆方法がある。
被覆層は、コア粒子(キャリアコア)表面を表面積で70%以上被覆することが好ましい。
湿式の被覆方法であるスプレーコート法は、被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液を、キャリアコアの表面にスプレー塗布し、次いで、乾燥して被覆を作製する方法である。また、同じく湿式の被覆方法である浸漬式コート法は、被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液中にキャリアコアを浸漬させて塗布処理し、次いで、乾燥して作製する方法である。
また、乾式の被覆方法としては、例えば、被覆しようとするキャリアコア表面に樹脂粒子を被着させ、機械的衝撃力を加えて樹脂粒子を溶着或いは軟化させる方法が挙げられる。
さらに、重合法と呼ばれる被覆方法もある。これは、重合性単量体を溶剤に溶解した塗布液中に、キャリアコアを浸漬させて塗布処理し、次いで、熱等を加えて重合反応を行うことにより被覆を行う方法である。
本発明では、上記キャリアを体積基準におけるメディアン径(D50)が3μm以上8μm以下のトナーと混合してなる二成分系現像剤として用いることも可能である。
デジタル技術の進展に伴い、微細なドット画像を忠実に再現することが可能な小径トナーが検討されるとともに、この様な小径のトナーに適度な帯電付与を行うことが可能な小径のキャリアが求められていた。そして、上記マグネシウムを含有するフェライトからなるキャリアにより、キャリアの小径化が実現され、微細なドット画像形成に適した二成分系現像剤の提供が可能になった。
なお、トナーの体積基準におけるメディアン径(D50)は、マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用のコンピューターシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。
測定手順としては、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)で馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液を、サンプルスタンド内のISOTONII(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定濃度5〜10%になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを25000個に設定して測定する。なお、マルチサイザー3のアパチャ−径は50μmのものを使用する。
本発明に係るキャリア、或いは二成分現像剤により現像されたトナー像は、加熱部材間を通過させて定着する接触型定着方式の定着装置を有する画像形成装置に好適に使用される。
以下、画像形成装置について説明する。
図1は、本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す概略図である。
図1において、1Y、1M、1C、1Kは感光体、4Y、4M、4C、4Kは現像手段、5Y、5M、5C、5Kは1次転写手段としての1次転写ロール、5Aは2次転写手段としての2次転写ロール、6Y、6M、6C、6Kはクリーニング手段、7は中間転写体ユニット、24は熱ロール式定着装置、70は中間転写体を示す。
この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット7と、記録部材Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としての熱ロール式定着装置24とを有する。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
各感光体に形成される異なる色のトナー像の1つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、1次転写手段としての1次転写ロール5Y、クリーニング手段6Yを有する。また、別の異なる色のトナー像の1つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、1次転写手段としての1次転写ロール5M、クリーニング手段6Mを有する。また、さらに別の異なる色のトナー像の1つとして、シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、1次転写手段としての1次転写ロール5C、クリーニング手段6Cを有する。また、さらに他の異なる色のトナー像の1つとして、黒色画像を形成する画像形成部10Kは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1K、該感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、1次転写手段としての1次転写ロール5K、クリーニング手段6Kを有する。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のロールにより巻回され、回動可能に支持された中間転写エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
画像形成部10Y、10M、10C、10Kより形成された各色の画像は、1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材として用紙等の記録部材Pは、給紙搬送手段21により給紙され、複数の中間ロール22A、22B、22C、22D、レジストロール23を経て、2次転写手段としての2次転写ロール5Aに搬送され、記録部材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録部材Pは、熱ロール式定着装置24により定着処理され、排紙ロール25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
一方、2次転写ロール5Aにより記録部材Pにカラー画像を転写した後、記録部材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、1次転写ロール5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の1次転写ロール5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
2次転写ロール5Aは、ここを記録部材Pが通過して2次転写が行われるときにのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。
また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。
筐体8は、画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とを有する。
画像形成部10Y、10M、10C、10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Kの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ロール71、72、73、74、76を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、1次転写ロール5Y、5M、5C、5K及びクリーニング手段6Aとからなる。
筐体8の引き出し操作により、画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
このように感光体1Y、1M、1C、1K上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体70上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録部材Pに転写し、熱ロール式定着装置24で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録部材Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Kは、クリーニング装置6Aで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
以下に、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
1.コア粒子の作製
(コア粒子Aの作製)
Fe23を50モル%、Mg(OH)2を25モル%、MnCO3を25モル%となるように原料を調合した。この混合物に1質量%の結合剤(商品名:サンノプコSNデスパーサント5468)と水を加えて濃度が80質量%のスラリーを作製した。作製したスラリーを湿式ボールミルにて湿式粉砕後、粉砕物をスプレードライヤーに投入して造粒物を作製し、乾燥処理を行った。
次に、焼成炉に造粒物を投入し、大気雰囲気のもと1600℃で焼成(1回目焼成)を3時間行った。得られた焼成物を解粒し、篩分けして「コア粒子A」を得た。得られたコア粒子Aの平均粒径、異形化率、最大グレイン径は表1に示すとおりである。
(コア粒子B〜Eの作製)
コア粒子Aの作製条件(スラリー濃度、焼成条件)を、表1のように変更した以外は同様にして「コア粒子B〜E」を得た。
(コアFの作製)
コア粒子Aの作製と同じ配合比で原料を調合した。この混合物に1%の結合剤(商品名:サンノプコSNデスパーサント5468)と水を加えて濃度が70質量%のスラリーを作製した。作製したスラリーを湿式ボールミルにて湿式粉砕後、粉砕物をスプレードライヤーに投入して造粒物を作製し、乾燥処理を行った。
次に、焼成炉に造粒物を投入し、大気雰囲気のもと1100℃で仮焼成(1回目焼成)を3時間行った。得られた仮焼成品を冷却後、振動ミルでほぼ1μmの大きさに粉砕した。粉砕して得られた粉を、上記と同様の方法でスラリーを作製し、湿式ボールミルにて湿式粉砕後、スプレードライヤーに投入して造粒物を作製し、乾燥処理を行った。
次に、焼成炉に造粒物を投入し、大気雰囲気のもと1450℃で焼成(2回目焼成)を3時間行った。得られた焼成物を解粒し、篩分けして「コア粒子F」を得た。
(コア粒子G、Hの作製)
コア粒子Fの作製条件(スラリー濃度、焼成条件)を、表1のように変更した以外は同様にして「コア粒子G、H」を得た。
表1に、コア粒子の作製条件、得られた粒子の平均粒径、異形化率、最大グレイイン径を示す。
Figure 2008096977
(キャリアの作製)
上記で作製した「コア粒子A〜H」100質量部と、シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体樹脂微粒子を5質量部とを、撹拌羽根付き高速混合機に投入し、120℃で30分間撹拌混合して機械的衝撃力の作用でコア粒子の表面に樹脂被覆層を形成し、樹脂で被覆された「キャリアA〜H」を作製した。
(トナーの準備)
トナーの体積基準におけるメディアン径(D50)が3.0μmの黒トナー(トナー1という)、6.0μmの黒トナー(トナー2という)及び9.0μmの黒トナー(トナー3という)の3種の「トナー1〜3」を準備した。
(現像剤の調製)
上記で作製した「キャリアA〜H」100質量部と、上記で準備した「トナー1〜3」を、表2に記載のトナー濃度(質量%)にて「ヘンシェル混合機(三井三池化工社製)」で混合し「現像剤1〜8」を調製した。
実写評価
上記で調製した「現像剤1〜8」を、画像形成装置「bizhub C450(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」に投入し、常温常湿(25℃、50%RH)の環境において、画素率が10%の黒画像(画素率が6%の文字画像、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1%づつあるオリジナル画像)をA4の上質紙に1枚間欠モードにて5万枚プリントを行った。
(カブリ評価)
カブリ評価は、印字されていない白紙と印字後の白地部分の濃度差で評価した。まず印字されていない白紙について、反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、白紙濃度とする。次にプリント画像5万枚目の白地部分について、同様に20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、この平均濃度から白紙濃度を引いた値をカブリ濃度として評価した。カブリ濃度が0.01以下であれば、カブリは実用的に問題ないといえる。
(帯電量評価)
初期と5万枚プリント終了後の帯電量を測定した。帯電量評価は初期と5万枚プリント終了後の差で行った。なお、帯電量は以下のブローオフ法で求めた値である。
ブローオフ法による帯電量の測定は、ブローオフ帯電量測定装置「TB−200(東芝ケミカル社製)」を用いて行った。
測定する2成分現像剤を、400メッシュのステンレス製スクリーンを装着した前記帯電量測定装置にセットし、ブロー圧50kPaの条件で10秒間窒素ガスにてブローし、電荷を測定した。測定された電荷を飛翔したトナー質量で割ることにより帯電量(μC/g)を算出した。
初期と5万枚プリント終了後で帯電量差が、5μC/g以下であれば問題ないレベルである。
(トナー飛散)
トナー飛散の評価は、5万枚プリント終了後に現像装置周辺のトナーこぼれとトナー飛散による機内汚れ状態を目視で観察した結果と、トナー飛散によるプリント画像の汚れ欠陥で行った。
評価基準
◎:トナーこぼれ、トナー飛散による機内汚れ全くなく、トナー飛散によるプリント画像の汚れ欠陥もなし
○:軽微なトナーこぼれ、トナー飛散による機内汚れはあるが、トナー飛散によるプリント画像の汚れ欠陥が無く、実用上問題ないレベル
×:トナーこぼれ、トナー飛散による機内汚れがひどく、トナー飛散によるプリント画像の汚れ欠陥が認められ、実用上問題となるレベル。
表2に、評価結果を示す。
Figure 2008096977
表2より、本発明に係る「実施例1〜5」は、帯電量の変動が小さく、カブリの値が小さく、トナー飛散も問題ないことが判る。一方比較用の「比較例1〜3」は、いずれの評価項目で問題があることが判る。
本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す概略図である。
符号の説明
1Y、1M、1C、1K 感光体
4Y、4M、4C、4K 現像手段
5Y、5M、5C、5K 1次転写手段としての1次転写ローラ
5A 2次転写手段としての2次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K クリーニング手段
7 無端ベルト状中間転写体ユニット

Claims (12)

  1. 少なくともマグネシウム元素を含有するフェライトよりなるコア粒子の表面に樹脂を被覆してなるキャリアにおいて、該コア粒子は異形化率が5個数%以下であり、且つ、コア粒子表面の最大グレイン径が2μm以上5μm以下であることを特徴とするキャリア。
  2. 前記キャリアの平均粒径が20μm以上40μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  3. 前記コア粒子が、マンガン元素を含有するものであることを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  4. 請求項1に記載のキャリアと、体積基準におけるメディアン径(D50)が3μm以上8μm以下のトナーとを含有してなることを特徴とする二成分系現像剤。
  5. 前記最大グレイン径が2μm以上4μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  6. 前記キャリアの平均粒径が25μm以上37μm以下であることを特徴とする請求項2に記載のキャリア。
  7. 前記キャリアの磁力が40〜70Am2/kgであることを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  8. 前記キャリアの磁力が45〜60Am2/kgであることを特徴とする請求項7に記載のキャリア。
  9. 前記コア粒子の表面を被覆する樹脂層は、コア粒子表面を表面積で70%以上被覆することを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  10. 1回の焼成で形成されることを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
  11. 前記焼成における焼成温度は、1500℃以上であることを特徴とする請求項10に記載のキャリア。
  12. 前記焼成で用いられるスラリー濃度は、70質量%以上であることを特徴とする請求項10に記載のキャリア。
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