JP2008257095A - 現像剤及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】長時間連続して画像形成を行った場合であっても、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて現像剤の摩擦帯電性を効果的に発揮させ、かつ、トナー粒子の付着性を効果的に抑制して、形成画像における画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる二成分現像剤及びそれを用いた画像形成方法を提供する。
【解決手段】トナー粒子と、樹脂微粒子と、無機微粒子と、キャリアと、を含む二成分現像剤及びそれを用いた画像形成方法であって、トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足するとともに、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量を0.1〜5重量部の範囲内の値とする。
Sa≧3 (1)
【選択図】図1
【解決手段】トナー粒子と、樹脂微粒子と、無機微粒子と、キャリアと、を含む二成分現像剤及びそれを用いた画像形成方法であって、トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足するとともに、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量を0.1〜5重量部の範囲内の値とする。
Sa≧3 (1)
【選択図】図1
Description
本発明は、現像剤及び画像形成方法に関し、特に、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、摩擦帯電特性を効果的に発揮して、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる二成分現像剤及びそれを用いた画像形成方法に関する。
一般に、電子写真システムは、絶縁性トナー粒子や導電性トナー粒子のみを用いる一成分現像方式と、トナー粒子及びキャリアを用いる二成分現像方式の二つに大別される。
このうち二成分現像方式は、キャリアを介してトナー粒子を摩擦帯電させるため、一成分現像方式と比較して、現像剤の摩擦帯電特性に優れている。
また、トナー粒子の帯電性や流動性をさらに向上させるべく、トナーにシリカなどの無機微粒子を外添することが知られている。この場合、外添剤を添加することによってトナーの表面積が増加するが、それに起因して現像剤担持体やキャリアに対する付着性も増加してしまうという問題が見られた。その結果、トナー粒子を効率的に感光体へと移動させることが困難となり、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができないという問題が見られた。
このうち二成分現像方式は、キャリアを介してトナー粒子を摩擦帯電させるため、一成分現像方式と比較して、現像剤の摩擦帯電特性に優れている。
また、トナー粒子の帯電性や流動性をさらに向上させるべく、トナーにシリカなどの無機微粒子を外添することが知られている。この場合、外添剤を添加することによってトナーの表面積が増加するが、それに起因して現像剤担持体やキャリアに対する付着性も増加してしまうという問題が見られた。その結果、トナー粒子を効率的に感光体へと移動させることが困難となり、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができないという問題が見られた。
そこで、このような問題を解決するために、一成分現像剤においてではあるが、トナー粒子における比表面積及び形状をそれぞれ規定して、その摩擦帯電特性と、付着性と、のバランスを好適な範囲に調節する方法が開示されている(例えば、特許文献1)。
より具体的には、特許文献1では、トナー粒子の体積平均粒子径、形状係数SF−1、平均円形度及びBET比表面積をそれぞれ所定の範囲に規定した非磁性一成分現像剤が開示されている。
特開2004−126005号公報(特許請求の範囲)
より具体的には、特許文献1では、トナー粒子の体積平均粒子径、形状係数SF−1、平均円形度及びBET比表面積をそれぞれ所定の範囲に規定した非磁性一成分現像剤が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載された現像剤においては、単にトナー粒子という単一の粒子の範疇で、その比表面積及び形状をそれぞれ調節しているにすぎないため、摩擦帯電特性と、付着性と、のバランスを所望の範囲にまで調節することは、未だ実現できていなかった。したがって、現像剤の帯電量が不足したり、トナー粒子が効率的に感光体に移動できなかったりして、画像濃度の低下やかぶりの発生を抑制できないといった問題が見られた。また、外添剤がトナー粒子に対して埋没しやすく、外添剤の効果を有効に発揮することが困難となる場合も見られた。
そこで、本発明の発明者らは、鋭意検討した結果、外添剤として樹脂微粒子を含む二成分現像剤において、トナー粒子の比表面積と、樹脂微粒子の比表面積と、の和を所定の範囲とするとともに、トナー粒子に対する樹脂微粒子の添加割合を所定の範囲とすることにより、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤の摩擦帯電性を効果的に発揮させることができ、かつ、その付着性を効果的に抑制することができることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤の摩擦帯電性を効果的に発揮させ、かつ、トナー粒子の付着性を効果的に抑制して、形成画像における画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる二成分現像剤及びそれを用いた画像形成方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤の摩擦帯電性を効果的に発揮させ、かつ、トナー粒子の付着性を効果的に抑制して、形成画像における画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる二成分現像剤及びそれを用いた画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、トナー粒子と、樹脂微粒子と、無機微粒子と、キャリアと、を含む二成分現像剤であって、トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足するとともに、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量を0.1〜5重量部の範囲内の値とすることを特徴とする二成分現像剤が提供され、上述した問題点を解決することができる。
Sa≧3 (1)
すなわち、トナー粒子の比表面積と、樹脂微粒子の比表面積と、の和を所定の範囲とし、かつ、トナー粒子に対する樹脂微粒子の添加割合を所定の範囲とすることによって、当該樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度が向上し、現像剤の摩擦帯電特性を向上させることができる。
また、トナー粒子に外添された樹脂微粒子は、無機微粒子と異なり、トナー粒子中に埋没しにくいため、トナー粒子と完全に一体化することが、比較的少ない。したがって、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させつつも、トナー粒子が現像剤担持体やキャリアに対して付着することを効果的に抑制することができる。
したがって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる。
Sa≧3 (1)
すなわち、トナー粒子の比表面積と、樹脂微粒子の比表面積と、の和を所定の範囲とし、かつ、トナー粒子に対する樹脂微粒子の添加割合を所定の範囲とすることによって、当該樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度が向上し、現像剤の摩擦帯電特性を向上させることができる。
また、トナー粒子に外添された樹脂微粒子は、無機微粒子と異なり、トナー粒子中に埋没しにくいため、トナー粒子と完全に一体化することが、比較的少ない。したがって、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させつつも、トナー粒子が現像剤担持体やキャリアに対して付着することを効果的に抑制することができる。
したがって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる。
また、本発明の二成分現像剤を構成するにあたり、トナー粒子の平均円形度を0.96以上の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、トナー粒子の付着性をより効果的に抑制することができる。
このように構成することにより、トナー粒子の付着性をより効果的に抑制することができる。
また、本発明の二成分現像剤を構成するにあたり、キャリアの比表面積をSc(m2/g)とした場合に、当該Sc(m2/g)と、Sa(m2/g)と、が下記関係式(2)を満足することが好ましい。
Sa・Sc≧0.1 (2)
このように構成することにより、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度を規定することができる。したがって、優れた摩擦帯電特性を備えた現像剤を安定的に得ることができる。
Sa・Sc≧0.1 (2)
このように構成することにより、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度を規定することができる。したがって、優れた摩擦帯電特性を備えた現像剤を安定的に得ることができる。
また、本発明の二成分現像剤を構成するにあたり、トナー粒子における帯電極性と、樹脂微粒子における帯電極性と、を同極性とすることが好ましい。
このように構成することにより、樹脂微粒子を外添させた状態でのトナー粒子における摩擦帯電特性をさらに向上させることができる。
このように構成することにより、樹脂微粒子を外添させた状態でのトナー粒子における摩擦帯電特性をさらに向上させることができる。
また、本発明の二成分現像剤を構成するにあたり、樹脂微粒子の平均一次粒子径を50〜500nmの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、樹脂微粒子がトナー粒子に対して埋没することを効果的に抑制することができる。
このように構成することにより、樹脂微粒子がトナー粒子に対して埋没することを効果的に抑制することができる。
また、本発明の二成分現像剤を構成するにあたり、樹脂微粒子の主成分を、アクリル系樹脂とすることが好ましい。
このように構成することにより、樹脂微粒子における摩擦帯電特性等を、容易に調節することができる。
このように構成することにより、樹脂微粒子における摩擦帯電特性等を、容易に調節することができる。
また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法である。
すなわち、本発明において使用される二成分現像剤であれば、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤における摩擦帯電特性を効果的に向上させ、かつ、トナー粒子における付着性についても、効果的に抑制することができる。
したがって、本発明の画像形成方法であれば、長期間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制した良質な画像を、安定的に形成することができる。
すなわち、本発明において使用される二成分現像剤であれば、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤における摩擦帯電特性を効果的に向上させ、かつ、トナー粒子における付着性についても、効果的に抑制することができる。
したがって、本発明の画像形成方法であれば、長期間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制した良質な画像を、安定的に形成することができる。
[第1の実施形態]
第1の実施形態は、トナー粒子と、樹脂微粒子と、無機微粒子と、キャリアと、を含む二成分現像剤であって、トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足するとともに、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量を0.1〜5重量部の範囲内の値とすることを特徴とする二成分現像剤である。
Sa≧3 (1)
以下、第1の実施形態の二成分現像剤について、構成要件に分けて説明する。
第1の実施形態は、トナー粒子と、樹脂微粒子と、無機微粒子と、キャリアと、を含む二成分現像剤であって、トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足するとともに、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量を0.1〜5重量部の範囲内の値とすることを特徴とする二成分現像剤である。
Sa≧3 (1)
以下、第1の実施形態の二成分現像剤について、構成要件に分けて説明する。
1.トナー粒子
(1)結着樹脂
トナー粒子に用いられる結着樹脂の種類は、特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
(1)結着樹脂
トナー粒子に用いられる結着樹脂の種類は、特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
(2)着色剤
また、トナー粒子に含有させる着色剤は、特に制限されるものではないが、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック、アゾ系顔料、黄色酸化鉄、黄土、ニトロ系染料、油溶性染料、ベンジジン系顔料、キナクリドン系顔料、銅フタロシアニン系顔料等を使用することが好ましい。
また、着色剤の添加量についても特に制限されるものではないが、例えば、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して、0.01〜30重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる着色剤の添加量が0.01重量部未満の値となると、画像濃度が低下して、鮮明な画像を得ることが困難となる場合があるためである。一方、かかる着色剤の添加量が30重量部を超えた値となると、定着性が低下する場合があるためである。
したがって、着色剤の添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して0.1〜20重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5〜15重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、トナー粒子に含有させる着色剤は、特に制限されるものではないが、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック、アゾ系顔料、黄色酸化鉄、黄土、ニトロ系染料、油溶性染料、ベンジジン系顔料、キナクリドン系顔料、銅フタロシアニン系顔料等を使用することが好ましい。
また、着色剤の添加量についても特に制限されるものではないが、例えば、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して、0.01〜30重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる着色剤の添加量が0.01重量部未満の値となると、画像濃度が低下して、鮮明な画像を得ることが困難となる場合があるためである。一方、かかる着色剤の添加量が30重量部を超えた値となると、定着性が低下する場合があるためである。
したがって、着色剤の添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して0.1〜20重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5〜15重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)電荷制御剤
また、トナー粒子に対して、電荷制御剤を添加することが好ましい。
この理由は、電荷制御剤を添加することによって、帯電レベルや帯電立ち上がり特性(短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標)を著しく向上させることができるためである。
このような電荷制御剤の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、ニグロシン、第四級アンモニウム塩化合物、樹脂にアミン系化合物を結合させた樹脂タイプの電荷制御剤等の正帯電性を示す電荷制御剤を使用することが好ましい。
また、電荷制御剤の添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して、0.5〜10重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、電荷制御剤の添加量が0.5重量部未満の値となると、電荷制御剤の効果が十分に発揮されない場合があるためである。一方、電荷制御剤の添加量が10重量部を超えた値となると、特に高温高湿環境下において、帯電不良及び画像不良が生じやすくなる場合があるためである。
したがって、電荷制御剤の添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して1〜9重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、2〜8重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、トナー粒子に対して、電荷制御剤を添加することが好ましい。
この理由は、電荷制御剤を添加することによって、帯電レベルや帯電立ち上がり特性(短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標)を著しく向上させることができるためである。
このような電荷制御剤の種類としては、特に制限されるものではないが、例えば、ニグロシン、第四級アンモニウム塩化合物、樹脂にアミン系化合物を結合させた樹脂タイプの電荷制御剤等の正帯電性を示す電荷制御剤を使用することが好ましい。
また、電荷制御剤の添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して、0.5〜10重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、電荷制御剤の添加量が0.5重量部未満の値となると、電荷制御剤の効果が十分に発揮されない場合があるためである。一方、電荷制御剤の添加量が10重量部を超えた値となると、特に高温高湿環境下において、帯電不良及び画像不良が生じやすくなる場合があるためである。
したがって、電荷制御剤の添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して1〜9重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、2〜8重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(4)ワックス
また、トナー粒子に対して、ワックスを添加することが好ましい。
このようなワックスとしては、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂系ワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、ワックスの添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ワックスの添加量が0.1重量部未満の値となると、読み取りヘッドへのオフセットや像スミアリング等を効果的に防止することが困難となる場合があるためである。一方、ワックスの添加量が20重量部を超えると、トナー粒子同士が融着して、保存安定性が低下する場合があるためである。
したがって、ワックスの添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して0.5〜15重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜10重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、トナー粒子に対して、ワックスを添加することが好ましい。
このようなワックスとしては、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂系ワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、ワックスの添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、ワックスの添加量が0.1重量部未満の値となると、読み取りヘッドへのオフセットや像スミアリング等を効果的に防止することが困難となる場合があるためである。一方、ワックスの添加量が20重量部を超えると、トナー粒子同士が融着して、保存安定性が低下する場合があるためである。
したがって、ワックスの添加量を、トナー粒子の結着樹脂100重量部に対して0.5〜15重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜10重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(5)体積平均粒子径
また、トナー粒子の体積平均粒子径を5〜15μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の体積平均粒子径が5μm未満の値となると、安定的に製造することが困難となったり、残留トナーのクリーニング効率が低下する場合があるためである。一方、トナー粒子の体積平均粒子径が15μmを超えた値となると、高画質画像を得ることが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の体積平均粒子径を6〜12μmの範囲内の値とすることがより好ましく、6〜10μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかるトナー粒子の体積平均粒子径は、例えば、ベックマンコールター社製のコールターマルチサイザー3を用いて測定することができる。
また、トナー粒子の体積平均粒子径を5〜15μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の体積平均粒子径が5μm未満の値となると、安定的に製造することが困難となったり、残留トナーのクリーニング効率が低下する場合があるためである。一方、トナー粒子の体積平均粒子径が15μmを超えた値となると、高画質画像を得ることが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の体積平均粒子径を6〜12μmの範囲内の値とすることがより好ましく、6〜10μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかるトナー粒子の体積平均粒子径は、例えば、ベックマンコールター社製のコールターマルチサイザー3を用いて測定することができる。
(6)比表面積
また、トナー粒子の比表面積St(m2/g)を0.9〜1.6m2/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の比表面積St(m2/g)が0.9m2/g未満の値となると、トナー粒子における摩擦帯電特性が低下したり、樹脂微粒子を安定的に外添させることが困難となる場合があるためである。一方、トナー粒子の比表面積St(m2/g)が1.6m2/gを超えた値となると、樹脂微粒子を外添させた場合であっても、現像剤担持体やキャリアとの付着性を、効果的に抑制することが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の比表面積St(m2/g)を1〜1.5m2/gの範囲内の値とすることがより好ましく、1.1〜1.4m2/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、トナー粒子の比表面積St(m2/g)の測定方法は、後の実施例において詳述する。
また、トナー粒子の比表面積St(m2/g)を0.9〜1.6m2/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の比表面積St(m2/g)が0.9m2/g未満の値となると、トナー粒子における摩擦帯電特性が低下したり、樹脂微粒子を安定的に外添させることが困難となる場合があるためである。一方、トナー粒子の比表面積St(m2/g)が1.6m2/gを超えた値となると、樹脂微粒子を外添させた場合であっても、現像剤担持体やキャリアとの付着性を、効果的に抑制することが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の比表面積St(m2/g)を1〜1.5m2/gの範囲内の値とすることがより好ましく、1.1〜1.4m2/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、トナー粒子の比表面積St(m2/g)の測定方法は、後の実施例において詳述する。
(7)平均円形度
また、トナー粒子の平均円形度を0.96以上の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の平均円形度をかかる範囲の値とすることで、トナー粒子の付着性をより効果的に抑制することができるためである。
すなわち、トナー粒子の平均円形度が0.96未満の値となると、その比表面積が過度に増大してしまい、現像剤担持体やキャリアとの付着性を、効果的に抑制することが困難となる場合があるためである。一方、トナー粒子の平均円形度を過度に大きな値とすると、トナー粒子の表面積が減少しキャリアとの接触が減少するため、十分なトナーの帯電性が得られない場合がある。
したがって、トナー粒子の平均円形度を0.96〜0.99の範囲内の値とすることがより好ましく、0.96〜0.98の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明における平均円形度とは、下記式(3)によって定義される値の算術平均である。
なお、トナー粒子の平均円形度の測定方法は、後の実施例において詳述する。
また、トナー粒子の平均円形度を0.96以上の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の平均円形度をかかる範囲の値とすることで、トナー粒子の付着性をより効果的に抑制することができるためである。
すなわち、トナー粒子の平均円形度が0.96未満の値となると、その比表面積が過度に増大してしまい、現像剤担持体やキャリアとの付着性を、効果的に抑制することが困難となる場合があるためである。一方、トナー粒子の平均円形度を過度に大きな値とすると、トナー粒子の表面積が減少しキャリアとの接触が減少するため、十分なトナーの帯電性が得られない場合がある。
したがって、トナー粒子の平均円形度を0.96〜0.99の範囲内の値とすることがより好ましく、0.96〜0.98の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明における平均円形度とは、下記式(3)によって定義される値の算術平均である。
なお、トナー粒子の平均円形度の測定方法は、後の実施例において詳述する。
(8)製造方法
また、トナー粒子の製造方法としては、まず、上述した結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、必要に応じてその他添加剤とを、公知の方法を用いて、予備混合をした後、溶融混練を行って、トナー用樹脂組成物を調製する。次いで、得られたトナー用樹脂組成物を公知の方法を用いて微粉砕し、その後、分級処理をしてトナー粒子を得ることが好ましい。
ここで、予備混合処理としては、例えば、ヘンシェルミキサー、ボールミル、スーパーミキサー、乾式ブレンダー等を用いて行うことが好ましい。
また、溶融混練処理としては、例えば、二軸押出機や一軸押出機等を用いて行うことが好ましい。また、微粉砕処理としては、例えば、気流式粉砕機等を用いて行うことが好ましい。さらに、分級処理としては、例えば、風力分級機等を用いて行うことが好ましい。
また、トナー粒子の製造方法としては、まず、上述した結着樹脂と、ワックスと、着色剤と、必要に応じてその他添加剤とを、公知の方法を用いて、予備混合をした後、溶融混練を行って、トナー用樹脂組成物を調製する。次いで、得られたトナー用樹脂組成物を公知の方法を用いて微粉砕し、その後、分級処理をしてトナー粒子を得ることが好ましい。
ここで、予備混合処理としては、例えば、ヘンシェルミキサー、ボールミル、スーパーミキサー、乾式ブレンダー等を用いて行うことが好ましい。
また、溶融混練処理としては、例えば、二軸押出機や一軸押出機等を用いて行うことが好ましい。また、微粉砕処理としては、例えば、気流式粉砕機等を用いて行うことが好ましい。さらに、分級処理としては、例えば、風力分級機等を用いて行うことが好ましい。
2.無機微粒子
また、トナー粒子に対して、外添剤として、無機微粒子を添加することを特徴とする。
この理由は、無機微粒子を添加することによって、現像剤の流動性を調節することができるためである。さらに、現像剤の流動性を調節することによって、トナー粒子とキャリアとの間における摩擦帯電性を所望の範囲に調節することができるためである。
また、トナー粒子に対して、外添剤として、無機微粒子を添加することを特徴とする。
この理由は、無機微粒子を添加することによって、現像剤の流動性を調節することができるためである。さらに、現像剤の流動性を調節することによって、トナー粒子とキャリアとの間における摩擦帯電性を所望の範囲に調節することができるためである。
(1)種類
また、かかる無機微粒子としては、特に制限されるものではないが、例えば、シリカ粒子や酸化チタン粒子を用いることが好ましい。
また、これらの無機微粒子に対して、疎水化処理を施すことが好ましい。
例えば、シリカ粒子に対しては、ジメチルポリシロキサン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン及びアリルジメチルクロルシラン等の有機ケイ素化合物によって疎水化処理を施すことができる。
一方、酸化チタン粒子に対しては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタン、ビニルトリメトキシチタン、ナフチルトリメトキシチタン、フェニルトリメトキシチタン、メチルトリメトキシチタン、エチルトリメトキシチタン、プロピルトリメトキシチタン、イソブチルトリメトキシチタン、オクタデシルトリメトキシチタン等のチタネート系化合物によって疎水化処理を施すことができる。
また、かかる無機微粒子としては、特に制限されるものではないが、例えば、シリカ粒子や酸化チタン粒子を用いることが好ましい。
また、これらの無機微粒子に対して、疎水化処理を施すことが好ましい。
例えば、シリカ粒子に対しては、ジメチルポリシロキサン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン及びアリルジメチルクロルシラン等の有機ケイ素化合物によって疎水化処理を施すことができる。
一方、酸化チタン粒子に対しては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタン、ビニルトリメトキシチタン、ナフチルトリメトキシチタン、フェニルトリメトキシチタン、メチルトリメトキシチタン、エチルトリメトキシチタン、プロピルトリメトキシチタン、イソブチルトリメトキシチタン、オクタデシルトリメトキシチタン等のチタネート系化合物によって疎水化処理を施すことができる。
(2)平均粒子径
また、無機微粒子の平均粒子径を2〜100nmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる平均粒子径が2nm未満の値となると、不均一な凝集が生じやすくなって、トナー粒子に対して均一に外添させることが困難となる場合があるためである。一方、かかる平均粒子径が100nmを超えた値となると、現像剤の帯電量におけるばらつきが増加する場合があるためである。
したがって、無機微粒子の平均粒子径を5〜80nmの範囲内の値とすることがより好ましく、7〜60nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、無機微粒子の平均粒子径は、例えば、電子顕微鏡JSM−880(日本電子データム(株)製)を用いて、30,000〜100,000倍の倍率で、50個の粒子の長径及び短径をそれぞれ測定して、それらの平均を求めて算出することができる。
また、無機微粒子の平均粒子径を2〜100nmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる平均粒子径が2nm未満の値となると、不均一な凝集が生じやすくなって、トナー粒子に対して均一に外添させることが困難となる場合があるためである。一方、かかる平均粒子径が100nmを超えた値となると、現像剤の帯電量におけるばらつきが増加する場合があるためである。
したがって、無機微粒子の平均粒子径を5〜80nmの範囲内の値とすることがより好ましく、7〜60nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、無機微粒子の平均粒子径は、例えば、電子顕微鏡JSM−880(日本電子データム(株)製)を用いて、30,000〜100,000倍の倍率で、50個の粒子の長径及び短径をそれぞれ測定して、それらの平均を求めて算出することができる。
(3)添加量
また、無機微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.1〜5重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる無機微粒子の添加量が0.1重量部未満の値となると、現像剤の流動性が低下して、特に高温高湿下における現像剤の帯電特性が著しく低下する場合があるためである。一方、かかる無機微粒子の添加量が5重量部を超えた値となると、トナー粒子やキャリアの樹脂被覆層に対して、無機微粒子が埋没することを抑制することが困難となって、長時間連続して画像形成を行った際には、現像剤の帯電特性が著しく低下する場合があるためである。
したがって、無機微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.4〜4重量部の範囲内の値とすることがより好ましい。
また、無機微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.1〜5重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる無機微粒子の添加量が0.1重量部未満の値となると、現像剤の流動性が低下して、特に高温高湿下における現像剤の帯電特性が著しく低下する場合があるためである。一方、かかる無機微粒子の添加量が5重量部を超えた値となると、トナー粒子やキャリアの樹脂被覆層に対して、無機微粒子が埋没することを抑制することが困難となって、長時間連続して画像形成を行った際には、現像剤の帯電特性が著しく低下する場合があるためである。
したがって、無機微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.4〜4重量部の範囲内の値とすることがより好ましい。
3.樹脂微粒子
また、本発明としての現像剤は、外添剤として樹脂微粒子を含むことを特徴とする。
この理由は、外添剤として樹脂微粒子を含むことによって、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて、現像剤の摩擦帯電特性を向上させることができるためである。
また、樹脂微粒子は、上述した無機微粒子と異なり、トナー粒子中に埋没しにくいため、トナー粒子と完全に一体化することが、比較的少ない。したがって、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させつつも、トナー粒子が現像剤担持体やキャリアに対して付着することを効果的に抑制することができるためである。
したがって、外添剤として樹脂微粒子を含むことによって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる。
また、本発明としての現像剤は、外添剤として樹脂微粒子を含むことを特徴とする。
この理由は、外添剤として樹脂微粒子を含むことによって、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて、現像剤の摩擦帯電特性を向上させることができるためである。
また、樹脂微粒子は、上述した無機微粒子と異なり、トナー粒子中に埋没しにくいため、トナー粒子と完全に一体化することが、比較的少ない。したがって、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させつつも、トナー粒子が現像剤担持体やキャリアに対して付着することを効果的に抑制することができるためである。
したがって、外添剤として樹脂微粒子を含むことによって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる。
(1)結着樹脂
樹脂微粒子における結着樹脂としては、トナー粒子の結着樹脂に使用されるものと同様の結着樹脂を用いることができる。例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
一方、上述した結着樹脂の中でも、特にアクリル系樹脂を用いることが好ましい。
この理由は、アクリル系樹脂であれば、樹脂微粒子における摩擦帯電特性等を、容易に調節することができるためである。
また、アクリル系樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレンメタクリル酸エステル共重合体及びスチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体等が挙げられる。
樹脂微粒子における結着樹脂としては、トナー粒子の結着樹脂に使用されるものと同様の結着樹脂を用いることができる。例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
一方、上述した結着樹脂の中でも、特にアクリル系樹脂を用いることが好ましい。
この理由は、アクリル系樹脂であれば、樹脂微粒子における摩擦帯電特性等を、容易に調節することができるためである。
また、アクリル系樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレンメタクリル酸エステル共重合体及びスチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体等が挙げられる。
(2)平均粒子径
また、樹脂微粒子の平均粒子径を50〜500nmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、樹脂微粒子の平均粒子径をかかる範囲内の値とすることによって、樹脂微粒子がトナー粒子に対して埋没することを効果的に抑制することができるためである。
すなわち、樹脂微粒子の平均粒子径が50nm未満の値となると、外添されている樹脂微粒子に対して外力がかかった際には、トナー粒子への圧力が大きくなって、トナー粒子中に埋没する場合があるためである。一方、樹脂微粒子の平均粒子径が500nmを超えた値となると、トナー粒子やキャリアの流動性を阻害したり、トナー粒子の摩擦帯電が不十分となる場合があるためである。
したがって、樹脂微粒子の平均粒子径を50〜300nmの範囲内の値とすることがより好ましい。
また、樹脂微粒子の平均粒子径を50〜500nmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、樹脂微粒子の平均粒子径をかかる範囲内の値とすることによって、樹脂微粒子がトナー粒子に対して埋没することを効果的に抑制することができるためである。
すなわち、樹脂微粒子の平均粒子径が50nm未満の値となると、外添されている樹脂微粒子に対して外力がかかった際には、トナー粒子への圧力が大きくなって、トナー粒子中に埋没する場合があるためである。一方、樹脂微粒子の平均粒子径が500nmを超えた値となると、トナー粒子やキャリアの流動性を阻害したり、トナー粒子の摩擦帯電が不十分となる場合があるためである。
したがって、樹脂微粒子の平均粒子径を50〜300nmの範囲内の値とすることがより好ましい。
(3)比表面積
また、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)を2〜4m2/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)が2m2/g未満の値となると、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させることが困難となる場合があるためである。一方、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)が4m2/gを超えた値となると、樹脂微粒子自体の付着性の影響が大きくなって、現像剤全体としての流動性が低下する場合があるためである。
したがって、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)を2.1〜3.8m2/gの範囲内の値とすることがより好ましく、2.2〜3.5m2/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)の測定方法は、後の実施例において詳述する。
また、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)を2〜4m2/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)が2m2/g未満の値となると、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させることが困難となる場合があるためである。一方、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)が4m2/gを超えた値となると、樹脂微粒子自体の付着性の影響が大きくなって、現像剤全体としての流動性が低下する場合があるためである。
したがって、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)を2.1〜3.8m2/gの範囲内の値とすることがより好ましく、2.2〜3.5m2/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)の測定方法は、後の実施例において詳述する。
(4)添加量
また、樹脂微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.1〜5重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、樹脂微粒子の添加量をかかる範囲内の値とすることにより、関係式(1)によって規定されるトナー粒子及び樹脂微粒子における比表面積の関係と相俟って、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子の摩擦帯電特性及び付着性を、それぞれ向上及び抑制しつつも、現像剤全体としての流動性を有効に保持することができるためである。
すなわち、樹脂微粒子の添加量が0.1重量部未満の値となると、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子の摩擦帯電特性を増加させる効果や、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子の付着性を抑制する効果が、十分に発揮されない場合があるためである。一方、樹脂微粒子の添加量が5重量部を超えた値となると、樹脂微粒子自体が有する付着性の影響が増大して、現像剤全体としての流動性が不十分となる場合があるためである。
したがって、樹脂微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.3〜3重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.8〜1.5重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、樹脂微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.1〜5重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、樹脂微粒子の添加量をかかる範囲内の値とすることにより、関係式(1)によって規定されるトナー粒子及び樹脂微粒子における比表面積の関係と相俟って、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子の摩擦帯電特性及び付着性を、それぞれ向上及び抑制しつつも、現像剤全体としての流動性を有効に保持することができるためである。
すなわち、樹脂微粒子の添加量が0.1重量部未満の値となると、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子の摩擦帯電特性を増加させる効果や、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子の付着性を抑制する効果が、十分に発揮されない場合があるためである。一方、樹脂微粒子の添加量が5重量部を超えた値となると、樹脂微粒子自体が有する付着性の影響が増大して、現像剤全体としての流動性が不十分となる場合があるためである。
したがって、樹脂微粒子の添加量を、トナー粒子100重量部に対して0.3〜3重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.8〜1.5重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(5)製造方法
また、樹脂微粒子は、乳化重合法、またはスプレードライ法等によって製造することができるが、特に好適な製造方法としては、乳化重合法が挙げられる。
乳化重合法について具体的に説明すると、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム等の界面活性剤及び過硫酸アンモニウム等の重合開始剤等を添加した溶液を用意する。次いで、かかる溶液に対して、アクリル酸、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート及びスチレン等のモノマー成分を、滴下して、エマルジョンを得る。最後に、かかるエマルジョンを乾燥させることで、樹脂微粒子を得ることができる。
また、樹脂微粒子は、乳化重合法、またはスプレードライ法等によって製造することができるが、特に好適な製造方法としては、乳化重合法が挙げられる。
乳化重合法について具体的に説明すると、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム等の界面活性剤及び過硫酸アンモニウム等の重合開始剤等を添加した溶液を用意する。次いで、かかる溶液に対して、アクリル酸、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート及びスチレン等のモノマー成分を、滴下して、エマルジョンを得る。最後に、かかるエマルジョンを乾燥させることで、樹脂微粒子を得ることができる。
4.キャリア
本発明としての二成分現像剤に使用されるキャリアは、キャリアコアのみからなるキャリアであってもよいが、キャリアコアと、かかるキャリアコアを被覆する樹脂被覆層からなることがより好ましい。
この理由は、かかる樹脂被覆層によって、キャリアの絶縁性を向上させて、キャリアとトナー粒子との摩擦帯電特性を好適な範囲に調節することができ、さらに、キャリアの耐久性を向上させることができるためである。
本発明としての二成分現像剤に使用されるキャリアは、キャリアコアのみからなるキャリアであってもよいが、キャリアコアと、かかるキャリアコアを被覆する樹脂被覆層からなることがより好ましい。
この理由は、かかる樹脂被覆層によって、キャリアの絶縁性を向上させて、キャリアとトナー粒子との摩擦帯電特性を好適な範囲に調節することができ、さらに、キャリアの耐久性を向上させることができるためである。
(1)キャリアコア
キャリアコアとしては、フェライト、マグネタイト、鉄、コバルト及びニッケル等の強磁性を示す金属もしくは合金、またはこれらの強磁性元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが、適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金等を挙げることができる。
また、このようなキャリアコアとして、ポリビニルアルコール樹脂やポリビニルアセタール樹脂等のバインダー樹脂中に、上述した磁性粉を分散させて造粒したものを用いることも好ましい。すなわち、磁性粉と、バインダー樹脂と、必要に応じて添加剤等と、を混合分散した後、造粒及び乾燥してコア素粒子を得ることができる。その後、得られたキャリアコア素粒子を公知の方法を用いて焼成、粉砕を行ってキャリアコアを得ることができる。
キャリアコアとしては、フェライト、マグネタイト、鉄、コバルト及びニッケル等の強磁性を示す金属もしくは合金、またはこれらの強磁性元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが、適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金等を挙げることができる。
また、このようなキャリアコアとして、ポリビニルアルコール樹脂やポリビニルアセタール樹脂等のバインダー樹脂中に、上述した磁性粉を分散させて造粒したものを用いることも好ましい。すなわち、磁性粉と、バインダー樹脂と、必要に応じて添加剤等と、を混合分散した後、造粒及び乾燥してコア素粒子を得ることができる。その後、得られたキャリアコア素粒子を公知の方法を用いて焼成、粉砕を行ってキャリアコアを得ることができる。
(2)樹脂被覆層
また、キャリアの樹脂被覆層としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が好適に使用される。
この理由は、これらの樹脂であれば、キャリアにおける摩擦帯電特性等を、好適な範囲に調節することができるためである。
また、かかる樹脂被覆量は、キャリアコア100重量部に対して5〜60重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる樹脂被覆量が5重量部未満の値となると、キャリアコアを十分に被覆することができず、帯電性や耐久性が低下する場合があるためである。一方、かかる樹脂被覆量が60重量部を超えた値となると、流動性が低下したり、スペントが発生しやすくなる場合があるためである。
したがって、かかる樹脂被覆量を、キャリアコア100重量部に対して10〜50重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、15〜45重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、キャリアの樹脂被覆層としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が好適に使用される。
この理由は、これらの樹脂であれば、キャリアにおける摩擦帯電特性等を、好適な範囲に調節することができるためである。
また、かかる樹脂被覆量は、キャリアコア100重量部に対して5〜60重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる樹脂被覆量が5重量部未満の値となると、キャリアコアを十分に被覆することができず、帯電性や耐久性が低下する場合があるためである。一方、かかる樹脂被覆量が60重量部を超えた値となると、流動性が低下したり、スペントが発生しやすくなる場合があるためである。
したがって、かかる樹脂被覆量を、キャリアコア100重量部に対して10〜50重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、15〜45重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)平均粒子径
また、キャリアの平均粒子径を20〜120μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、キャリアの平均粒子径が20μm未満の値となると、キャリア飛びが発生しやすくなる場合があるためである。一方、キャリアの平均粒子径が120μmを超えた値となると、現像剤全体としての流動性が低下する場合があるためである。
したがって、キャリアの平均粒子径を30〜110μmの範囲内の値とすることがより好ましく、40〜100μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、キャリアの平均粒子径を20〜120μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、キャリアの平均粒子径が20μm未満の値となると、キャリア飛びが発生しやすくなる場合があるためである。一方、キャリアの平均粒子径が120μmを超えた値となると、現像剤全体としての流動性が低下する場合があるためである。
したがって、キャリアの平均粒子径を30〜110μmの範囲内の値とすることがより好ましく、40〜100μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(4)比表面積
また、キャリアの比表面積Sc(m2/g)を0.01〜0.1m2/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、キャリアの比表面積Sc(m2/g)が0.01m2/g未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子との接触頻度が著しく低下して、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子を所定の帯電量にまで帯電させることが困難となる場合があるためである。一方、キャリアの比表面積Sc(m2/g)が0.1m2/gを超えた値となると、キャリアに対してトナー粒子が付着しやすくなる場合があるためである。
したがって、キャリアの比表面積Sc(m2/g)を0.02〜0.09m2/gの範囲内の値とすることがより好ましく、0.03〜0.08m2/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、キャリアの比表面積Sc(m2/g)の測定方法は、後の実施例において詳述する。
また、キャリアの比表面積Sc(m2/g)を0.01〜0.1m2/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、キャリアの比表面積Sc(m2/g)が0.01m2/g未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子との接触頻度が著しく低下して、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子を所定の帯電量にまで帯電させることが困難となる場合があるためである。一方、キャリアの比表面積Sc(m2/g)が0.1m2/gを超えた値となると、キャリアに対してトナー粒子が付着しやすくなる場合があるためである。
したがって、キャリアの比表面積Sc(m2/g)を0.02〜0.09m2/gの範囲内の値とすることがより好ましく、0.03〜0.08m2/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、キャリアの比表面積Sc(m2/g)の測定方法は、後の実施例において詳述する。
(5)添加量
また、キャリアの添加量を、トナー粒子100重量部に対して50〜5000重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、キャリアの添加量が50重量部未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子を十分に摩擦帯電させることが困難となる場合があるためである。一方、キャリアの添加量が5000重量部を超えた値となると、現像剤全体としての流動性が低下したり、キャリア飛びが発生しやすくなる場合があるためである。
したがって、キャリアの添加量を、トナー粒子100重量部に対して100〜3000重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、200〜2000重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、キャリアの添加量を、トナー粒子100重量部に対して50〜5000重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、キャリアの添加量が50重量部未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子を十分に摩擦帯電させることが困難となる場合があるためである。一方、キャリアの添加量が5000重量部を超えた値となると、現像剤全体としての流動性が低下したり、キャリア飛びが発生しやすくなる場合があるためである。
したがって、キャリアの添加量を、トナー粒子100重量部に対して100〜3000重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、200〜2000重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(6)製造方法
また、キャリアコアに対して樹脂被覆層を形成する方法としては、例えば、被覆樹脂を適当な溶媒に溶解した溶液を、スプレー噴霧や流動床等の手段を用いて、キャリアコアに対して被覆させることが好ましい。次いで、得られた被覆樹脂とキャリアコアの混合塊を乾燥及び焼成した後、ハンマーミル等を用いて解砕し、さらに風力分級機等を用いて分級処理を行うことが好ましい。
また、キャリアコアに対して樹脂被覆層を形成する方法としては、例えば、被覆樹脂を適当な溶媒に溶解した溶液を、スプレー噴霧や流動床等の手段を用いて、キャリアコアに対して被覆させることが好ましい。次いで、得られた被覆樹脂とキャリアコアの混合塊を乾燥及び焼成した後、ハンマーミル等を用いて解砕し、さらに風力分級機等を用いて分級処理を行うことが好ましい。
5.現像剤特性
(1)実質比表面積
本発明の二成分現像剤においては、トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足することを特徴とする。
Sa≧3 (1)
この理由は、Saが関係式(1)を満足することによって、樹脂微粒子の項において既に記載したように、トナー粒子に対する樹脂微粒子の添加割合と相俟って、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させることができるためである。その結果、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて、現像剤の摩擦帯電特性を向上させることができるためである。
したがって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる。
すなわち、Sa(m2/g)が3m2/g未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度が低下して、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子が所定の帯電量を得ることが困難となる場合があるためである。
一方、トナー粒子の比表面積St(m2/g)に起因して、Sa(m2/g)が過度に大きな値となると、トナー粒子の現像剤担持体やキャリアに対する付着性を抑制することが困難となる場合がある。また、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)に起因して、Sa(m2/g)が過度に大きな値となると、樹脂微粒子の付着性の影響が大きくなって、現像剤全体としての流動性が低下する場合がある。
したがって、トナー粒子の比表面積St(m2/g)と、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)と、の和(St+Sr)であるSa(m2/g)が、下記関係式(1´)を満足することがより好ましく、下記関係式(1´´)を満足することがさらに好ましい。
3.2≦Sa≦8 (1´)
3.4≦Sa≦5 (1´´)
(1)実質比表面積
本発明の二成分現像剤においては、トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足することを特徴とする。
Sa≧3 (1)
この理由は、Saが関係式(1)を満足することによって、樹脂微粒子の項において既に記載したように、トナー粒子に対する樹脂微粒子の添加割合と相俟って、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させることができるためである。その結果、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて、現像剤の摩擦帯電特性を向上させることができるためである。
したがって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができる。
すなわち、Sa(m2/g)が3m2/g未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度が低下して、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子が所定の帯電量を得ることが困難となる場合があるためである。
一方、トナー粒子の比表面積St(m2/g)に起因して、Sa(m2/g)が過度に大きな値となると、トナー粒子の現像剤担持体やキャリアに対する付着性を抑制することが困難となる場合がある。また、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)に起因して、Sa(m2/g)が過度に大きな値となると、樹脂微粒子の付着性の影響が大きくなって、現像剤全体としての流動性が低下する場合がある。
したがって、トナー粒子の比表面積St(m2/g)と、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)と、の和(St+Sr)であるSa(m2/g)が、下記関係式(1´)を満足することがより好ましく、下記関係式(1´´)を満足することがさらに好ましい。
3.2≦Sa≦8 (1´)
3.4≦Sa≦5 (1´´)
次いで、図1を用いて、トナー粒子の比表面積St(m2/g)と、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)と、の和Sa(m2/g)と、かかる樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子を含む二成分現像剤を用いて画像形成を行った場合のかぶりと、の関係を説明する。
図1には、横軸にSa(m2/g)を採り、縦軸にかぶり(−)を採った特性曲線A及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線Aから理解されるように、Saの値が0m2/gから3m2/gへと増加するのにともなって、かぶりの値が、少なくとも0.025以上の値から約0.005まで急激に減少している。一方、Saの値が3m2/g以上の範囲では、かかる値が増加するのにともなって、かぶりの値が極緩やかに減少しており、安定して0.003前後の非常に低い値を保持していることがわかる。
また、特性曲線Bにおいても、Saの値が0m2/gから3m2/gへと増加するのにともなって、かぶりの値が、約0.015から約0.004まで、やや急激に減少し、Saの値が3m2/g以上の範囲では、安定して0.001前後の値を保持している。
したがって、20万枚連続画像形成を行った場合であっても、5万枚間欠画像形成を行った場合であっても、Saの値を3m2/g以上とすることによって、かぶりを安定的に低い値に保持できることがわかる。そして、特に、特性曲線Aのように、20万枚連続画像形成のような長時間の連続的な画像形成を行った場合には、Saを3m2/g以上とすることが、非常に大きな臨界的意義を有することが理解される。
図1には、横軸にSa(m2/g)を採り、縦軸にかぶり(−)を採った特性曲線A及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線Aから理解されるように、Saの値が0m2/gから3m2/gへと増加するのにともなって、かぶりの値が、少なくとも0.025以上の値から約0.005まで急激に減少している。一方、Saの値が3m2/g以上の範囲では、かかる値が増加するのにともなって、かぶりの値が極緩やかに減少しており、安定して0.003前後の非常に低い値を保持していることがわかる。
また、特性曲線Bにおいても、Saの値が0m2/gから3m2/gへと増加するのにともなって、かぶりの値が、約0.015から約0.004まで、やや急激に減少し、Saの値が3m2/g以上の範囲では、安定して0.001前後の値を保持している。
したがって、20万枚連続画像形成を行った場合であっても、5万枚間欠画像形成を行った場合であっても、Saの値を3m2/g以上とすることによって、かぶりを安定的に低い値に保持できることがわかる。そして、特に、特性曲線Aのように、20万枚連続画像形成のような長時間の連続的な画像形成を行った場合には、Saを3m2/g以上とすることが、非常に大きな臨界的意義を有することが理解される。
次いで、図2及び3を用いて、トナー粒子の比表面積St(m2/g)と、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)と、の和(St+Sr)であるSa(m2/g)と、かかる樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子を含む二成分現像剤を用いて画像形成を行った場合の画像濃度と、の関係を説明する。
図2及び3には、それぞれ横軸にSa(m2/g)を採り、縦軸に画像濃度(−)を採った特性曲線がA及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線A及びBから理解されるように、Saの値が0m2/gから増加するのにともなって、両曲線とも、画像濃度の値が、1.4強から緩やかに減少している。しかしながら、両曲線とも、Saが3m2/g以上の範囲であっても、画像濃度が1.2以上の高い値を安定して保持していることがわかる。
したがって、上述したように、Saの値が過度に大きくなると、トナー粒子または樹脂微粒子における付着性が増大し、画像濃度が低下する傾向があるものの、少なくともSaが5m2/g以下の範囲では、1.3前後の優れた画像濃度を安定して得られることがわかる。
図2及び3には、それぞれ横軸にSa(m2/g)を採り、縦軸に画像濃度(−)を採った特性曲線がA及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線A及びBから理解されるように、Saの値が0m2/gから増加するのにともなって、両曲線とも、画像濃度の値が、1.4強から緩やかに減少している。しかしながら、両曲線とも、Saが3m2/g以上の範囲であっても、画像濃度が1.2以上の高い値を安定して保持していることがわかる。
したがって、上述したように、Saの値が過度に大きくなると、トナー粒子または樹脂微粒子における付着性が増大し、画像濃度が低下する傾向があるものの、少なくともSaが5m2/g以下の範囲では、1.3前後の優れた画像濃度を安定して得られることがわかる。
(2)接触頻度
また、キャリアの比表面積Sc(m2/g)と、Sa(m2/g)と、が下記関係式(2)を満足することが好ましい。
Sa・Sc≧0.1 (2)
この理由は、Sa(m2/g)及びSc(m2/g)が、関係式(2)を満足することによって、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度を規定することができ、その結果、優れた摩擦帯電特性を備えた現像剤を安定的に得ることができるためである。
すなわち、(Sa・Sc)(m4/g2)が0.1m4/g2未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子及びキャリア、あるいはいずれか一方における比表面積が過度に小さくなって、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度が不十分となり、摩擦帯電量が所定量に到達しない場合があるためである。一方、(Sa・Sc)(m4/g2)が過度に大きい場合には、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子及びキャリア、あるいはいずれか一方における表面積が過度に大きくなって、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子と、キャリアとの付着性を、十分に抑制することが困難となる場合があるためである。
したがって、(Sa・Sc)が、下記関係式(2´)を満足することがより好ましく、下記関係式(2´´)を満足することがさらに好ましい。
0.15≦Sa・Sc≦0.4 (2´)
0.2≦Sa・Sc≦0.35 (2´´)
また、キャリアの比表面積Sc(m2/g)と、Sa(m2/g)と、が下記関係式(2)を満足することが好ましい。
Sa・Sc≧0.1 (2)
この理由は、Sa(m2/g)及びSc(m2/g)が、関係式(2)を満足することによって、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度を規定することができ、その結果、優れた摩擦帯電特性を備えた現像剤を安定的に得ることができるためである。
すなわち、(Sa・Sc)(m4/g2)が0.1m4/g2未満の値となると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子及びキャリア、あるいはいずれか一方における比表面積が過度に小さくなって、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子とキャリアとの接触頻度が不十分となり、摩擦帯電量が所定量に到達しない場合があるためである。一方、(Sa・Sc)(m4/g2)が過度に大きい場合には、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子及びキャリア、あるいはいずれか一方における表面積が過度に大きくなって、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子と、キャリアとの付着性を、十分に抑制することが困難となる場合があるためである。
したがって、(Sa・Sc)が、下記関係式(2´)を満足することがより好ましく、下記関係式(2´´)を満足することがさらに好ましい。
0.15≦Sa・Sc≦0.4 (2´)
0.2≦Sa・Sc≦0.35 (2´´)
次いで、図4を用いて、トナー粒子の比表面積St(m2/g)と、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)と、の和(St+Sr)であるSa(m2/g)と、キャリアの比表面積Sc(m2/g)と、の積である(Sa・Sc)(m4/g2)と、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子及びキャリア粒子を含む二成分現像剤を用いて画像形成を行った場合のかぶりと、の関係を説明する。
図4には、横軸に(Sa・Sc)(m4/g2)を採り、縦軸にかぶり(−)を採った特性曲線A及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線Aから理解されるように、(Sa・Sc)の値が0から0.1へと増加するのにともなって、かぶりの値が、少なくとも0.025以上の値から約0.008まで急激に減少している。一方、(Sa・Sc)の値が0.1以上の範囲では、かかる値が増加するのにともなって、かぶりの値が極緩やかに減少しており、安定して0.003前後の非常に低い値を保持していることがわかる。
また、特性曲線Bにおいても、(Sa・Sc)の値が0から0.1へと増加するのにともなって、かぶりの値が、約0.01から約0.003まで、やや急激に減少し、(Sa・Sc)の値が0.1以上の範囲では、安定して0.001前後の値を保持している。
したがって、20万枚連続画像形成を行った場合であっても、5万枚間欠画像形成を行った場合であっても、(Sa・Sc)の値を0.1以上とすることによって、かぶりを安定的に低い値に保持できることがわかる。そして、特に、特性曲線Aの場合のように、20万枚連続画像形成のような長時間の連続的な画像形成を行った場合には、(Sa・Sc)を0.1以上とすることが、非常に大きな臨界的意義を有することが理解される。
図4には、横軸に(Sa・Sc)(m4/g2)を採り、縦軸にかぶり(−)を採った特性曲線A及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線Aから理解されるように、(Sa・Sc)の値が0から0.1へと増加するのにともなって、かぶりの値が、少なくとも0.025以上の値から約0.008まで急激に減少している。一方、(Sa・Sc)の値が0.1以上の範囲では、かかる値が増加するのにともなって、かぶりの値が極緩やかに減少しており、安定して0.003前後の非常に低い値を保持していることがわかる。
また、特性曲線Bにおいても、(Sa・Sc)の値が0から0.1へと増加するのにともなって、かぶりの値が、約0.01から約0.003まで、やや急激に減少し、(Sa・Sc)の値が0.1以上の範囲では、安定して0.001前後の値を保持している。
したがって、20万枚連続画像形成を行った場合であっても、5万枚間欠画像形成を行った場合であっても、(Sa・Sc)の値を0.1以上とすることによって、かぶりを安定的に低い値に保持できることがわかる。そして、特に、特性曲線Aの場合のように、20万枚連続画像形成のような長時間の連続的な画像形成を行った場合には、(Sa・Sc)を0.1以上とすることが、非常に大きな臨界的意義を有することが理解される。
次いで、図5及び6を用いて、トナー粒子の比表面積St(m2/g)と、樹脂微粒子の比表面積Sr(m2/g)と、の和(St+Sr)であるSa(m2/g)と、キャリアの比表面積Scと、の積である(Sa・Sc)(m4/g2)と、かかる樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子及びキャリア粒子を含む二成分現像剤を用いて画像形成を行った場合の画像濃度と、の関係を説明する。
図5及び6には、それぞれ横軸に(Sa・Sc)(m4/g2)を採り、縦軸に画像濃度(−)を採った特性曲線がA及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線A及びBから理解されるように、(Sa・Sc)の値が0から増加するのにともなって、両曲線とも、画像濃度の値が、約1.4から緩やかに減少している。しかしながら、両曲線とも、(Sa・Sc)が0.1以上の範囲であっても、画像濃度が1.2以上の高い値を安定して保持していることがわかる。
したがって、上述したように、(Sa・Sc)の値が過度に大きくなると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子と、キャリアとの付着性が増大し、画像濃度が低下する傾向があるものの、少なくとも(Sa・Sc)が0.35以下の範囲では、1.3前後の優れた画像濃度を安定して得られることがわかる。
図5及び6には、それぞれ横軸に(Sa・Sc)(m4/g2)を採り、縦軸に画像濃度(−)を採った特性曲線がA及びBが示してある。
ここで特性曲線Aは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で20万枚連続形成した場合の特性曲線であり、特性曲線Bは、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で5万枚間欠形成した場合の特性曲線である。なお、トナー粒子100重量部に対する樹脂微粒子の添加量は、0.1〜5重量部の範囲内の値としている。
かかる特性曲線A及びBから理解されるように、(Sa・Sc)の値が0から増加するのにともなって、両曲線とも、画像濃度の値が、約1.4から緩やかに減少している。しかしながら、両曲線とも、(Sa・Sc)が0.1以上の範囲であっても、画像濃度が1.2以上の高い値を安定して保持していることがわかる。
したがって、上述したように、(Sa・Sc)の値が過度に大きくなると、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子と、キャリアとの付着性が増大し、画像濃度が低下する傾向があるものの、少なくとも(Sa・Sc)が0.35以下の範囲では、1.3前後の優れた画像濃度を安定して得られることがわかる。
(3)帯電特性
また、トナー粒子における帯電極性と、樹脂微粒子における帯電極性と、を同極性とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子における帯電極性と、樹脂微粒子における帯電極性と、を同極性とすることによって、樹脂微粒子を外添させた状態でのトナー粒子における摩擦帯電特性をさらに向上させることができるためである。
すなわち、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子においては、トナー粒子そのものよりも、樹脂微粒子の方が、キャリアとの接触頻度が大きくなる。したがって、トナー粒子における帯電特性と、樹脂微粒子における帯電特性と、を同極性とすることによって、樹脂微粒子を外添させた状態でのトナー粒子における総体としての摩擦帯電性をさらに向上させることができるためである。
また、トナー粒子における帯電極性と、樹脂微粒子における帯電極性と、を同極性とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子における帯電極性と、樹脂微粒子における帯電極性と、を同極性とすることによって、樹脂微粒子を外添させた状態でのトナー粒子における摩擦帯電特性をさらに向上させることができるためである。
すなわち、樹脂微粒子を外添させた状態のトナー粒子においては、トナー粒子そのものよりも、樹脂微粒子の方が、キャリアとの接触頻度が大きくなる。したがって、トナー粒子における帯電特性と、樹脂微粒子における帯電特性と、を同極性とすることによって、樹脂微粒子を外添させた状態でのトナー粒子における総体としての摩擦帯電性をさらに向上させることができるためである。
[第2の実施形態]
第2の実施形態は、第1の実施形態において記載した二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法である。
以下、第2の実施形態としての画像形成方法について、第1の実施形態と重複する内容は省略し、異なる点を中心に説明する。
第2の実施形態は、第1の実施形態において記載した二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法である。
以下、第2の実施形態としての画像形成方法について、第1の実施形態と重複する内容は省略し、異なる点を中心に説明する。
1.画像形成装置
第2の実施形態の画像形成方法を実施するにあたり、図7に示すような画像形成装置1を好適に使用することができる。
ここで、図7は、画像形成装置の全体構成を示す概略図である。この画像形成装置1は、画像形成装置本体1aの下部に配設された給紙部2と、この給紙部2の側方および上方に配設された用紙搬送部3と、この用紙搬送部3の上方に配設された画像形成部4と、この画像形成部4よりも排出側に配設された定着部5と、これらの画像形成部4、および定着部5の上方に配設された画像読取部6を備えている。
そして、給紙部2は、用紙9が収容された複数(本実施形態においては4つ)の給紙カセット7を備えており、給紙ローラ8の回転動作により、当該複数の給紙カセット7のうち選択された給紙カセット7から用紙9が用紙搬送部3側に送り出され、用紙9が1枚ずつ確実に用紙搬送部3に給紙されるように構成されている。なお、これら4つの給紙カセット7は、画像形成装置本体1aに対し、着脱自在となるように構成されている。
第2の実施形態の画像形成方法を実施するにあたり、図7に示すような画像形成装置1を好適に使用することができる。
ここで、図7は、画像形成装置の全体構成を示す概略図である。この画像形成装置1は、画像形成装置本体1aの下部に配設された給紙部2と、この給紙部2の側方および上方に配設された用紙搬送部3と、この用紙搬送部3の上方に配設された画像形成部4と、この画像形成部4よりも排出側に配設された定着部5と、これらの画像形成部4、および定着部5の上方に配設された画像読取部6を備えている。
そして、給紙部2は、用紙9が収容された複数(本実施形態においては4つ)の給紙カセット7を備えており、給紙ローラ8の回転動作により、当該複数の給紙カセット7のうち選択された給紙カセット7から用紙9が用紙搬送部3側に送り出され、用紙9が1枚ずつ確実に用紙搬送部3に給紙されるように構成されている。なお、これら4つの給紙カセット7は、画像形成装置本体1aに対し、着脱自在となるように構成されている。
また、用紙搬送部3に給紙された用紙9は、用紙供給経路10を経由して画像形成部4に向けて搬送される。この画像形成部4は、電子写真プロセスによって、用紙9に所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向(図中の矢印Xの方向)に回転可能に軸支された像担持体である感光体11と、この感光体11の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置12、露光装置13、現像装置14、転写装置15、クリーニング装置16、および除電装置17を備えている。
また、帯電装置12は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体11の表面に所定電位を与えることにより、感光体11の表面が一様に帯電させられる。そして、露光装置13により、画像読取部6によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、感光体11に照射されることにより、感光体11の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体11の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像装置14により、上述した静電潜像にトナーが付着し、感光体11の表面にトナー像が形成され、転写装置15により、感光体11の表面のトナー像が、感光体11と転写装置15との間に供給された用紙9に転写される。
また、トナー像が転写された用紙9は、画像形成部4から定着部5に向けて搬送される。この定着部5は、画像形成部4の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部4においてトナー像が転写された用紙9は、定着部5に設けられた加熱ローラ18、および当該加熱ローラ18に押し付けられる加圧ローラ19によって挟まれるとともに加熱され、用紙9上にトナー像が定着される。次いで、画像形成部4から定着部5において画像形成がなされた用紙9は、排出ローラ対20によって排出トレイ21上に排出される。一方、転写後、感光体11の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置16により除去される。
なお、感光体11の表面の残留電荷は、除電装置17により除去され、感光体11は帯電装置12によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。
なお、感光体11の表面の残留電荷は、除電装置17により除去され、感光体11は帯電装置12によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。
2.現像装置
また、本発明に使用する現像装置としては、一例ではあるが、図8に示すように、現像剤を収容するための現像容器122と、現像剤を担持して現像領域に搬送するための現像剤担持体127と、現像剤の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材128と、所定の回転軸を中心に回転して現像剤を回転軸方向に搬送するラセンバネ150と、を含む現像装置114を用いることができる。 ここで、ラセンバネ150とは、トナー粒子を所定方向に搬送する搬送手段である第1スパイラル部材123及び第2スパイラル部材124から構成されている。
より具体的には、トナー粒子の攪拌を行う攪拌室140内に設けられた回転可能な第1軸である軸132と、軸132の周面に設けられたスパイラル状の羽根(図示せず)とからなり、図8中の矢印Aの方向に回転することにより、トナーを軸132の長手方向に搬送する第1スパイラル部材123を備えている。
また、本発明に使用する現像装置としては、一例ではあるが、図8に示すように、現像剤を収容するための現像容器122と、現像剤を担持して現像領域に搬送するための現像剤担持体127と、現像剤の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材128と、所定の回転軸を中心に回転して現像剤を回転軸方向に搬送するラセンバネ150と、を含む現像装置114を用いることができる。 ここで、ラセンバネ150とは、トナー粒子を所定方向に搬送する搬送手段である第1スパイラル部材123及び第2スパイラル部材124から構成されている。
より具体的には、トナー粒子の攪拌を行う攪拌室140内に設けられた回転可能な第1軸である軸132と、軸132の周面に設けられたスパイラル状の羽根(図示せず)とからなり、図8中の矢印Aの方向に回転することにより、トナーを軸132の長手方向に搬送する第1スパイラル部材123を備えている。
また、軸132と略平行に配置された回転可能な第2軸である軸133と、軸133の周面に設けられたスパイラル状の羽根(図示せず)とからなり、図8中の矢印Bの方向に回転することにより、トナーを軸133の長手方向に搬送する第2スパイラル部材124とを備えている。
なお、第1スパイラル部材123と第2スパイラル部材124は、略平行に配置されている。また、第1スパイラル部材123と第2スパイラル部材124の間には、攪拌室140と現像室141が連通可能となるように、攪拌室140と現像室141を仕切る仕切部材134が設けられている。したがって、トナーを循環的に攪拌しながら搬送することが可能となっている。
また、図8に示すように、現像容器122のドラム開口側に配設され、複数の磁極を有する固定マグネットローラ125と、当該固定マグネットローラ125を内包するとともに、収納されたトナーを感光体111の表面上に導くために回転自在に軸支された非磁性の現像スリーブ126からなる現像剤担持体127を備えている。
更に、板状の磁性体により構成され、現像スリーブ126の近傍に配設されるとともに、当該現像スリーブ126上面に向け垂下する、現像剤層厚規制部材128と、現像スリーブ126の長手方向端部に配設された磁性体シール部材129を備えている。
なお、第1スパイラル部材123と第2スパイラル部材124は、略平行に配置されている。また、第1スパイラル部材123と第2スパイラル部材124の間には、攪拌室140と現像室141が連通可能となるように、攪拌室140と現像室141を仕切る仕切部材134が設けられている。したがって、トナーを循環的に攪拌しながら搬送することが可能となっている。
また、図8に示すように、現像容器122のドラム開口側に配設され、複数の磁極を有する固定マグネットローラ125と、当該固定マグネットローラ125を内包するとともに、収納されたトナーを感光体111の表面上に導くために回転自在に軸支された非磁性の現像スリーブ126からなる現像剤担持体127を備えている。
更に、板状の磁性体により構成され、現像スリーブ126の近傍に配設されるとともに、当該現像スリーブ126上面に向け垂下する、現像剤層厚規制部材128と、現像スリーブ126の長手方向端部に配設された磁性体シール部材129を備えている。
また、第1スパイラル部材123の上方にはトナー補給孔(図示せず)が開口されており、トナーが投入可能となるように構成されている。すなわち、投入されたトナーは、第1スパイラル部材123によって現像室141まで搬送される。そして、現像室141に搬送されたトナーは、第2スパイラル部材124によって、現像スリーブ126に導かれる。現像スリーブ126に導かれたトナーは、固定マグネットローラ125の磁力を利用して現像スリーブ126上に担持され、当該トナーは、現像スリーブ126の近傍に配設してある現像剤層厚規制部材128により厚みが規制される。
次いで、現像スリーブ126上に担持されたトナーは、現像剤担持体127により、現像位置、すなわち、感光体111の表面上に導かれ、かかる感光体111と印刷紙とが接触することにより、印刷紙上に画像を転写形成される。 なお、本発明の画像形成方法は、第1の実施形態において記載した所定の二成分現像剤を用いることを特徴とする。
したがって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤における摩擦帯電特性を効果的に向上させ、かつ、トナー粒子における付着性についても、効果的に抑制することができる。
よって、本発明の画像形成方法であれば、長期間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制した良質な画像を、安定的に形成することができる。
また、本発明の画像形成方法としては、マグネットローラと感光体との間に、さらに現像ローラを配置して、現像ローラ上にトナー粒子の薄層を形成させ、かかる薄層を形成しているトナー粒子を、感光体に対して飛翔させる画像形成方法、すなわち、ハイブリッド現像方式を用いることもできる。
次いで、現像スリーブ126上に担持されたトナーは、現像剤担持体127により、現像位置、すなわち、感光体111の表面上に導かれ、かかる感光体111と印刷紙とが接触することにより、印刷紙上に画像を転写形成される。 なお、本発明の画像形成方法は、第1の実施形態において記載した所定の二成分現像剤を用いることを特徴とする。
したがって、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤における摩擦帯電特性を効果的に向上させ、かつ、トナー粒子における付着性についても、効果的に抑制することができる。
よって、本発明の画像形成方法であれば、長期間連続して画像形成を行った場合であっても、画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制した良質な画像を、安定的に形成することができる。
また、本発明の画像形成方法としては、マグネットローラと感光体との間に、さらに現像ローラを配置して、現像ローラ上にトナー粒子の薄層を形成させ、かかる薄層を形成しているトナー粒子を、感光体に対して飛翔させる画像形成方法、すなわち、ハイブリッド現像方式を用いることもできる。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、言うまでもなく、本発明はこれらの記載内容に限定されるものではない。
[実施例1]
1.現像剤の製造
まず、ヘンシェルミキサー中に、スチレン−アクリル系樹脂を収容し、かかるスチレン−アクリル系樹脂100重量部に対して離型剤4重量部、着色剤としてのカーボンブラック12重量部、及び電荷制御剤1重量部を添加して混合した。次いで、得られた混合物を、二軸押し出し機を用いて溶融混練した後、ドラムフレーカーを用いて冷却した。次いで、得られたフレーク状物を、ハンマーミルにて粗粉砕した後、ターボミルにて微粉砕し、最後に風力分級機を用いて分級して、体積平均粒子径が9.253μm、平均円形度が0.963のトナー粒子を製造した。
1.現像剤の製造
まず、ヘンシェルミキサー中に、スチレン−アクリル系樹脂を収容し、かかるスチレン−アクリル系樹脂100重量部に対して離型剤4重量部、着色剤としてのカーボンブラック12重量部、及び電荷制御剤1重量部を添加して混合した。次いで、得られた混合物を、二軸押し出し機を用いて溶融混練した後、ドラムフレーカーを用いて冷却した。次いで、得られたフレーク状物を、ハンマーミルにて粗粉砕した後、ターボミルにて微粉砕し、最後に風力分級機を用いて分級して、体積平均粒子径が9.253μm、平均円形度が0.963のトナー粒子を製造した。
なお、トナー粒子の平均円形度の測定は、以下のように実施した。
すなわち、容器中に、不純物を除去したイオン交換水を10ml入れ、かかるイオン交換水中に、分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加えた。次いで、トナー粒子を0.02g加え、超音波分散機を用いて2分間分散し、均一に分散した測定用分散液を調製した。なお、この分散の際には、該分散液の温度が40℃以上とならないように適宜冷却した。次いで、この分散液を、フロー式粒子像測定装置(シスメックス(株)製、FPIA−1000型)を用いて測定した。
より具体的には、測定時のトナー粒子濃度が3,000〜1万個/μlとなる様に、分散液の濃度を再調整した後、トナー粒子を1,000個以上測定した。次いで、得られたデータのうち、2μm以下のデータを削除したものを、上述した式(3)にあてはめて円形度を算出した。なお、「粒子投影面積」は、二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」は、該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さである。次いで、得られた各円形度の算術平均を算出して、トナー粒子の平均円形度とした。
すなわち、容器中に、不純物を除去したイオン交換水を10ml入れ、かかるイオン交換水中に、分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加えた。次いで、トナー粒子を0.02g加え、超音波分散機を用いて2分間分散し、均一に分散した測定用分散液を調製した。なお、この分散の際には、該分散液の温度が40℃以上とならないように適宜冷却した。次いで、この分散液を、フロー式粒子像測定装置(シスメックス(株)製、FPIA−1000型)を用いて測定した。
より具体的には、測定時のトナー粒子濃度が3,000〜1万個/μlとなる様に、分散液の濃度を再調整した後、トナー粒子を1,000個以上測定した。次いで、得られたデータのうち、2μm以下のデータを削除したものを、上述した式(3)にあてはめて円形度を算出した。なお、「粒子投影面積」は、二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」は、該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さである。次いで、得られた各円形度の算術平均を算出して、トナー粒子の平均円形度とした。
次いで、アクリル系樹脂からなる比表面積が2.356m2/gの樹脂微粒子と、平均粒子径が45μm、比表面積が0.074m2/gのキャリアと、を製造した。
次いで、ヘンシェルミキサー中に、トナー粒子を収容し、かかるトナー粒子100重量部に対して、シリカ粒子2重量部、樹脂微粒子を1重量部添加し、30m/sの条件下で3分間混合し、外添トナー粒子を得た。次いで、キャリアに対して、得られた外添トナー粒子を添加し、ナウターミキサーを用いて均一に撹拌、混合し、現像剤Aを得た。
2.評価
(1)画像濃度の評価
得られた現像剤を用いて、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で連続して20万枚形成した場合、及びISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で間欠して5万枚形成した場合における画像濃度を測定した。
すなわち、上述したそれぞれの条件で画像形成を行い、その最後に形成された画像に対して、分光光度計(グレタグマクベス(株)製、SpectroEye)を用いて測定した。得られた結果を表2に示す。なお、画像濃度(−)が1.2以上であれば、良好な画像濃度であると判定できる。
(1)画像濃度の評価
得られた現像剤を用いて、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で連続して20万枚形成した場合、及びISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で間欠して5万枚形成した場合における画像濃度を測定した。
すなわち、上述したそれぞれの条件で画像形成を行い、その最後に形成された画像に対して、分光光度計(グレタグマクベス(株)製、SpectroEye)を用いて測定した。得られた結果を表2に示す。なお、画像濃度(−)が1.2以上であれば、良好な画像濃度であると判定できる。
(2)かぶりの評価
また、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で連続して20万枚形成した場合、及びISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で間欠して5万枚形成した場合におけるかぶりを測定した。
すなわち、上述したそれぞれの条件で画像形成を行い、その最後に形成された画像の白紙部分に対して、分光光度計(グレタグマクベス(株)製、SpectroEye)を用いて測定した。得られた結果を表2に示す。なお、かぶり(−)が0.008以下であれば、有効にかぶりを抑制していると判定できる。
また、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で連続して20万枚形成した場合、及びISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で間欠して5万枚形成した場合におけるかぶりを測定した。
すなわち、上述したそれぞれの条件で画像形成を行い、その最後に形成された画像の白紙部分に対して、分光光度計(グレタグマクベス(株)製、SpectroEye)を用いて測定した。得られた結果を表2に示す。なお、かぶり(−)が0.008以下であれば、有効にかぶりを抑制していると判定できる。
(3)トナー飛散の評価
また、トナー飛散の評価を行った。
すなわち、トナー飛散の測定は、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で間欠して5万枚形成した場合において、現像器のあご部に飛散したトナーを吸引して計量することにより測定し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表2に示す。
○:飛散トナー量が0.5g未満の値である。
△:飛散トナー量が0.5〜0.7g未満の値である。
×:飛散トナー量が0.7g以上の値である。
また、トナー飛散の評価を行った。
すなわち、トナー飛散の測定は、ISO 12647に準拠した画像パターンを画像濃度2%で間欠して5万枚形成した場合において、現像器のあご部に飛散したトナーを吸引して計量することにより測定し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表2に示す。
○:飛散トナー量が0.5g未満の値である。
△:飛散トナー量が0.5〜0.7g未満の値である。
×:飛散トナー量が0.7g以上の値である。
[実施例2〜8及び比較例1〜4]
実施例2〜8及び比較例1〜4では、現像剤として、表1に示すように、トナー粒子、樹脂微粒子及びキャリアにおけるそれぞれの比表面積等の特性を変えて構成した現像剤B〜Lを用いたほかは、実施例1と同様に評価を行った。得られた結果を表2に示す。
実施例2〜8及び比較例1〜4では、現像剤として、表1に示すように、トナー粒子、樹脂微粒子及びキャリアにおけるそれぞれの比表面積等の特性を変えて構成した現像剤B〜Lを用いたほかは、実施例1と同様に評価を行った。得られた結果を表2に示す。
本発明にかかる二成分現像剤によれば、外添剤として樹脂微粒子を含む二成分現像剤において、トナー粒子の比表面積と、樹脂微粒子の比表面積と、の和を所定の範囲とするとともに、トナー粒子に対する樹脂微粒子の添加割合を所定の範囲とすることにより、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、現像剤の摩擦帯電性を効果的に発揮させることができ、かつ、その付着性を効果的に抑制することができるようになった。
その結果、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて現像剤の摩擦帯電性を効果的に発揮させ、かつ、トナー粒子の付着性を効果的に抑制して、形成画像における画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができるようになった。
したがって、本発明の二成分現像剤は、複写機やプリンター等の各種画像形成装置における高耐久性化及び高性能化に寄与することが期待される。
その結果、長時間連続して画像形成を行った場合であっても、トナー粒子とキャリアとの接触頻度を向上させて現像剤の摩擦帯電性を効果的に発揮させ、かつ、トナー粒子の付着性を効果的に抑制して、形成画像における画像濃度の低下及びかぶりの発生を効果的に抑制することができるようになった。
したがって、本発明の二成分現像剤は、複写機やプリンター等の各種画像形成装置における高耐久性化及び高性能化に寄与することが期待される。
1:画像形成装置、2:給紙部、3:用紙搬送部、4:画像形成部、5:定着部、6:画像読取部、7:給紙カセット、9:用紙、10:用紙供給経路、11:感光体、12:帯電装置、13:露光装置、14:現像装置、15:転写装置、16:クリーニング装置、17:除電装置、18:加熱ローラ、19:加圧ローラ、20:排出ローラ、22:給紙カセット、111:感光体、122:現像容器、123:第1スパイラル部材、124:第2スパイラル部材、126:現像スリーブ、127:現像剤担持体、128:現像剤層厚規制部材、140:攪拌室、141:現像室、150:ラセンバネ
Claims (7)
- トナー粒子と、樹脂微粒子と、無機微粒子と、キャリアと、を含む二成分現像剤であって、
前記トナー粒子の比表面積をSt(m2/g)とし、前記樹脂微粒子の比表面積をSr(m2/g)とし、それらの和(St+Sr)をSa(m2/g)とした場合に、当該Sa(m2/g)が下記関係式(1)を満足するとともに、
前記トナー粒子100重量部に対する前記樹脂微粒子の添加量を0.1〜5重量部の範囲内の値とすることを特徴とする二成分現像剤。
Sa≧3 (1) - 前記トナー粒子の平均円形度を0.96以上の値とすることを特徴とする請求項1に記載の二成分現像剤。
- 前記キャリアの比表面積をSc(m2/g)とした場合に、当該Sc(m2/g)と、前記Sa(m2/g)と、が下記関係式(2)を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の二成分現像剤。
Sa・Sc≧0.1 (2) - 前記トナー粒子における帯電極性と、前記樹脂微粒子における帯電極性と、を同極性とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の二成分現像剤。
- 前記樹脂微粒子の平均一次粒子径を50〜500nmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の二成分現像剤。
- 前記樹脂微粒子の主成分を、アクリル系樹脂とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の二成分現像剤。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の二成分現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
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---|---|---|---|
JP2007101406A JP2008257095A (ja) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | 現像剤及び画像形成方法 |
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JP2011033916A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Canon Inc | トナー |
-
2007
- 2007-04-09 JP JP2007101406A patent/JP2008257095A/ja active Pending
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