JP2008304772A - 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像用現像剤、静電荷像現像用カートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を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。
【解決手段】磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に付着した潤滑剤を含む粒子とを有し、前記潤滑剤を含む粒子の体積平均粒径が、前記キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることを特徴とする静電荷現像用キャリア。
【選択図】なし
【解決手段】磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に付着した潤滑剤を含む粒子とを有し、前記潤滑剤を含む粒子の体積平均粒径が、前記キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることを特徴とする静電荷現像用キャリア。
【選択図】なし
Description
本発明は、静電荷像現像用キャリア、並びに、これを用いた静電荷像現像用現像剤、静電荷像現像用カートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成方法に関するものである。
電子写真法など、静電潜像を経て画像情報を画像として形成する方法は、現在様々の分野で利用されている。電子写真法においては、帯電工程および露光工程を経て感光体上に形成された静電潜像がトナーを含む現像剤によりトナー像として現像され、続いて、このトナー像が、転写工程および定着工程を経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。ここで、二成分現像剤は、キャリアが現像剤の攪拌・搬送・帯電などの機能を分担することにより、現像剤として必要な機能をトナーとキャリアと分離して分担している。このため、二成分現像剤は、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。
特に、磁性粒子表面を樹脂を主成分とする被覆層で被覆したキャリア(樹脂被覆キャリア)を用いる現像剤は、帯電制御性が優れ、環境依存性、経時安定性の改善が比較的容易である。また、現像方法としては、古くはカスケード法などが用いられていたが、現在は現像剤搬送単体として磁気ロールを用いる磁気ブラシ法が主流である。
特に、磁性粒子表面を樹脂を主成分とする被覆層で被覆したキャリア(樹脂被覆キャリア)を用いる現像剤は、帯電制御性が優れ、環境依存性、経時安定性の改善が比較的容易である。また、現像方法としては、古くはカスケード法などが用いられていたが、現在は現像剤搬送単体として磁気ロールを用いる磁気ブラシ法が主流である。
一方、転写工程を経た後の感光体表面には、転写されずに残留しているトナーなどが付着しているため、これをクリーニングするために、クリーニング工程が実施される。このクリーニング工程を実施する手段としては、一般的にはクリーニングブレードが広く採用されている。このようなクリーニングブレードを採用した画像形成において、クリーニングブレードが感光体との摩擦によってめくれてしまうと、感光体とクリーニングブレードとの間を通り抜けたトナーが画像上に移動して色筋となったり、帯電器に付着して帯電不良が発生し、画像むらを引き起こしてしまう。このため、クリーニングブレードのめくれを抑制することが重要である。
クリーニングブレードのめくれを長期にわたり防ぐ方法として、代表的なものとしては、潤滑剤を内部に含有するトナーを用いる方法が知られている。また、この他にも感光体表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置を備えた画像形成装置を用いる方法などが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、被覆層中に潤滑剤成分を含有させた樹脂被覆キャリアも提案されている(例えば特許文献2〜4参照)。
特開2006−208437号公報
特開平8−44118号公報
特開平9−288384号公報
特開2004−170714号公報
しかし、潤滑剤を内部に含有するトナーを用いた場合、感光体表面のトナー像が形成される領域にのみ潤滑剤成分が供給されることになるため、同一の画像を連続して形成した場合には、感光体表面のトナー像が形成されない領域においてクリーニングブレードのめくれが発生する。
一方、上述した感光体表面における潤滑剤の供給ムラに起因する局所的なクリーニングブレードのめくれは潤滑剤塗布装置や、被覆層中にワックスを含有させた樹脂被覆キャリアを用いれば回避すること容易である。しかし、潤滑剤塗布装置を用いる場合、その分だけ画像形成装置が大型化してしまうと共に、コスト的にも高くなる。
また、被覆層中に潤滑剤を含有させた樹脂被覆キャリアを用いた場合、被覆層中の潤滑剤が感光体表面に万遍なく供給されるため、原理的にはクリーニングブレードのめくれを抑制できると考えられる。しかし、実際には、キャリア表面に存在する潤滑剤が非常に少ないため感光体表面へ十分な潤滑剤が供給できず、クリーニングブレードのめくれが発生しやすい。
このように、従来の技術では、画像形成装置の大型化を回避しつつ、クリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥の発生を十分に抑制することは困難であった。
一方、上述した感光体表面における潤滑剤の供給ムラに起因する局所的なクリーニングブレードのめくれは潤滑剤塗布装置や、被覆層中にワックスを含有させた樹脂被覆キャリアを用いれば回避すること容易である。しかし、潤滑剤塗布装置を用いる場合、その分だけ画像形成装置が大型化してしまうと共に、コスト的にも高くなる。
また、被覆層中に潤滑剤を含有させた樹脂被覆キャリアを用いた場合、被覆層中の潤滑剤が感光体表面に万遍なく供給されるため、原理的にはクリーニングブレードのめくれを抑制できると考えられる。しかし、実際には、キャリア表面に存在する潤滑剤が非常に少ないため感光体表面へ十分な潤滑剤が供給できず、クリーニングブレードのめくれが発生しやすい。
このように、従来の技術では、画像形成装置の大型化を回避しつつ、クリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥の発生を十分に抑制することは困難であった。
本発明は、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電荷像現像用キャリア、並びに、これを用いた静電荷像現像用現像剤、静電荷像現像用カートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成方法を提供することを課題とする。
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
請求項1に係わる発明は、
磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に付着した潤滑剤を含む粒子とを有し、
前記潤滑剤を含む粒子の体積平均粒径が、前記キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることを特徴とする静電荷現像用キャリアである。
請求項1に係わる発明は、
磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に付着した潤滑剤を含む粒子とを有し、
前記潤滑剤を含む粒子の体積平均粒径が、前記キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることを特徴とする静電荷現像用キャリアである。
請求項2に係わる発明は、
磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に固着した潤滑剤を含む材料とを有し、
前記キャリア母粒子表面に固着した前記潤滑剤を含む材料の被覆率が10%以上100%以下であることを特徴とする静電荷現像用キャリアである。
磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に固着した潤滑剤を含む材料とを有し、
前記キャリア母粒子表面に固着した前記潤滑剤を含む材料の被覆率が10%以上100%以下であることを特徴とする静電荷現像用キャリアである。
請求項3に係わる発明は、
前記潤滑剤の融点が100℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用キャリアである。
前記潤滑剤の融点が100℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項4に係わる発明は、
トナーと請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電荷現像用キャリアとを含む静電荷像現像用現像剤である。
トナーと請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電荷現像用キャリアとを含む静電荷像現像用現像剤である。
請求項5に係わる発明は、
静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記静電潜像保持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置に対して脱着可能であり、
前記トナー像形成手段に供給するための現像剤を収納し、
前記現像剤が請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする静電荷像現像用現像剤カートリッジである。
静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記静電潜像保持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置に対して脱着可能であり、
前記トナー像形成手段に供給するための現像剤を収納し、
前記現像剤が請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする静電荷像現像用現像剤カートリッジである。
請求項6に係わる発明は、
前記トナー像形成手段が、現像剤を収容するための現像剤収容容器と、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を現像剤収容容器に供給するための現像剤供給手段と、前記現像剤収容容器内に収容されている現像剤の一部を排出するための現像剤排出手段と、を備えたことを特徴とする請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤カートリッジである。
前記トナー像形成手段が、現像剤を収容するための現像剤収容容器と、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を現像剤収容容器に供給するための現像剤供給手段と、前記現像剤収容容器内に収容されている現像剤の一部を排出するための現像剤排出手段と、を備えたことを特徴とする請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤カートリッジである。
請求項7に係わる発明は、
画像形成装置に対して脱着可能であり、
静電潜像保持体と、現像剤を収納すると共に前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像に前記現像剤を供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像を記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備え、
前記現像剤が請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
画像形成装置に対して脱着可能であり、
静電潜像保持体と、現像剤を収納すると共に前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像に前記現像剤を供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像を記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備え、
前記現像剤が請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項8に係わる発明は、
前記トナー像形成手段が、現像剤を収容するための現像剤収容容器と、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を現像剤収容容器に供給するための現像剤供給手段と、前記現像剤収容容器内に収容されている現像剤の一部を排出するための現像剤排出手段と、を備えたことを特徴とする請求項7に記載のプロセスカートリッジである。
前記トナー像形成手段が、現像剤を収容するための現像剤収容容器と、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を現像剤収容容器に供給するための現像剤供給手段と、前記現像剤収容容器内に収容されている現像剤の一部を排出するための現像剤排出手段と、を備えたことを特徴とする請求項7に記載のプロセスカートリッジである。
請求項9に係わる発明は、
静電潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程と、現像器に収納された請求項4に記載の現像剤により前記潜像保持体表面に形成された前記潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写工程と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング工程と、記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを有することを特徴とする画像形成方法である。
静電潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程と、現像器に収納された請求項4に記載の現像剤により前記潜像保持体表面に形成された前記潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写工程と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング工程と、記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを有することを特徴とする画像形成方法である。
請求項10に係わる発明は、
前記現像工程が、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を前記現像器へ適宜補給するとともに、前記補給用現像剤の補給により過剰となった前記現像器内の現像剤を前記現像器から回収しながら行われることを特徴とする請求項9に記載の画像形成方法である。
前記現像工程が、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を前記現像器へ適宜補給するとともに、前記補給用現像剤の補給により過剰となった前記現像器内の現像剤を前記現像器から回収しながら行われることを特徴とする請求項9に記載の画像形成方法である。
以上に説明したように本発明によれば、請求項1に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用キャリアを提供することができる。
請求項2に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用キャリアを提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用キャリアを提供することができる。
請求項2に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用キャリアを提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用キャリアを提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用現像剤を提供することができる。
請求項5に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用現像剤カートリッジを提供することができる。
請求項6に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用現像剤カートリッジを提供することができる。
請求項6に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる静電潜像現像用現像剤カートリッジを提供することができる。
請求項7に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができるプロセスカートリッジを提供することができる。
請求項8に記載の発明によれば、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができるプロセスカートリッジを提供することができる。
請求項8に記載の発明によれば、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができるプロセスカートリッジを提供することができる。
請求項9に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる画像形成方法を提供することができる。
請求項10に記載の発明によれば、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる画像形成方法を提供することができる。
請求項10に記載の発明によれば、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる画像形成方法を提供することができる。
(静電荷現像用キャリア)
−第1の発明−
第1の本発明の静電荷現像用キャリア(以下、「キャリア」と略す場合がある)は、磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に付着した潤滑剤を含む粒子とを有し、前記潤滑剤を含む粒子の体積平均粒径が、前記キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることを特徴とする。
−第1の発明−
第1の本発明の静電荷現像用キャリア(以下、「キャリア」と略す場合がある)は、磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に付着した潤滑剤を含む粒子とを有し、前記潤滑剤を含む粒子の体積平均粒径が、前記キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることを特徴とする。
第1の本発明のキャリアにおいては、キャリア母粒子表面に潤滑剤粒子が存在する。このため、被覆層中に潤滑剤が含有されている場合と比べて、感光体等の静電潜像保持体表面に十分な量の潤滑剤を供給することができる。また、潤滑剤の供給源がキャリアであるため、同一パターンの画像を連続して形成した場合にもクリーニングブレードのめくれを抑制できると共に、潤滑剤供給装置を用いる必要が無くなるため、画像形成装置の大型化も抑制できる。それゆえ、クリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制できる。
しかし、キャリアの粒径に対して潤滑剤粒子の粒径が小さすぎる場合には、一般的にキャリア母粒子表面は凹凸を有しているため現像器内において現像剤が攪拌された際にキャリアに加わる機械的ストレスによって、潤滑剤粒子がキャリア母粒子表面の凹部に埋まり込んでしまう。このため、キャリア母粒子表面に潤滑剤粒子が存在しても、キャリアから静電潜像保持体表面へと供給可能な実効量が少なくなる。それゆえ、長期に渡って使用した場合、キャリア母粒子表面に存在する潤滑剤が直ぐに枯渇して、キャリアから静電潜像保持体表面へと潤滑剤を供給することができなくなる。
また、キャリアの粒径に対して潤滑剤粒子の粒径が大きすぎる場合には、潤滑剤粒子の自重により、潤滑剤粒子がキャリア表面から容易に脱落しやすくなる。この場合も長期に渡って使用した場合、キャリア母粒子表面に存在する潤滑剤が直ぐに枯渇して、キャリアから静電潜像保持体表面へと潤滑剤を供給することができなくなる。
また、キャリアの粒径に対して潤滑剤粒子の粒径が大きすぎる場合には、潤滑剤粒子の自重により、潤滑剤粒子がキャリア表面から容易に脱落しやすくなる。この場合も長期に渡って使用した場合、キャリア母粒子表面に存在する潤滑剤が直ぐに枯渇して、キャリアから静電潜像保持体表面へと潤滑剤を供給することができなくなる。
しかし、第1の本発明のキャリアに用いられる潤滑剤粒子の体積平均粒径は、キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であるため、上述した問題を回避して長期に渡ってキャリアから静電潜像保持体表面へと潤滑剤を供給することができる。このため、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
上述したように第1の本発明のキャリアに用いられる潤滑剤粒子の体積平均粒径は、キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下であることが必要であるが、1/30以上1/3以下であることが好ましく、1/10以上1/3以下であることがさらに好ましい。
なお、第1の本発明および後述する第2の本発明のキャリア母粒子の体積平均粒径は特に限定されるものではなく、従来公知のキャリアと同程度とすることができるが、一般的には30μm以上50μm以下であることが好ましく、35μm以上45μm以下であることが好ましい。体積平均粒径が30μmより小さいと、キャリア汚染が悪化する可能性がある。またキャリア母粒子の体積平均粒径が50μmより大きいと、攪拌によるトナー劣化が顕著となる可能性があるためである。
それゆえ、キャリア母粒子の体積平均粒径が30μmの時は第1の本発明に用いられる潤滑剤粒子の体積平均粒径の範囲は0.6μm以上10μm以下であることが必要であり、50μmの時は潤滑剤粒子の体積平均粒径の範囲は1μm以上16.7μm以下であることが必要である。
なお、本発明において「潤滑剤粒子(潤滑剤を含む粒子)」には、当該粒子中に潤滑剤が50質量%以上含まれることが必要である。潤滑剤粒子の潤滑剤含有量が50質量%未満では、潤滑剤以外の成分中に潤滑剤が閉じ込められた状態で存在する傾向が顕著となり、潤滑剤粒子中の潤滑剤成分を静電潜像保持体へと十分に供給することができなくなるためである。なお、潤滑剤粒子中の潤滑剤含有量は70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。
潤滑剤粒子は、基本的には、潤滑剤のみからなることが好ましいが、上記条件を満たす範囲内でその他の成分が必要に応じて含まれていてもよい。例えば、潤滑剤粒子の強度を制御する目的で、樹脂を用いることができる。この場合、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
潤滑剤粒子は、基本的には、潤滑剤のみからなることが好ましいが、上記条件を満たす範囲内でその他の成分が必要に応じて含まれていてもよい。例えば、潤滑剤粒子の強度を制御する目的で、樹脂を用いることができる。この場合、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
なお、キャリア母粒子の体積平均粒径は以下のようにして測定した。
まず、サンプルとしてトナーとキャリアとが混合された状態の現像剤を準備し、これをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中に分散し、デカンテーションを繰り返した後、乾燥させることによりキャリアのみを分離した測定試料を得た。
次に、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2mlを純水100mlで薄めた液中に測定試料を100mg加えた。続いて試料を懸濁した液を超音波分散器で1分間分散処理を行い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER社製)により、水中にてポンプスピード90%で測定した。なお、測定に際しては0.04μm以上2000μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定した。また、測定時の相対濃度は10%とした。
次に、得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vを求めた。そしてこの体積平均粒径D50vをキャリアの粒径とした。
まず、サンプルとしてトナーとキャリアとが混合された状態の現像剤を準備し、これをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中に分散し、デカンテーションを繰り返した後、乾燥させることによりキャリアのみを分離した測定試料を得た。
次に、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2mlを純水100mlで薄めた液中に測定試料を100mg加えた。続いて試料を懸濁した液を超音波分散器で1分間分散処理を行い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER社製)により、水中にてポンプスピード90%で測定した。なお、測定に際しては0.04μm以上2000μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定した。また、測定時の相対濃度は10%とした。
次に、得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vを求めた。そしてこの体積平均粒径D50vをキャリアの粒径とした。
一方、潤滑剤粒子の体積平均粒径は以下のようにして測定した。
まず、サンプルとしてトナーとキャリアとが混合された状態の現像剤を準備し、これをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中に分散し、デカンテーションを繰り返した後、乾燥させることによりキャリアのみを分離した。次に、分離したキャリアをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中で攪拌しながら5分間洗浄した後、これを乾燥させて、Pt−Pd蒸着した
続いて、走査型電子顕微鏡(S4100:日立製作所)を用いて、Pt−Pd蒸着したキャリア母粒子を加速電圧5kVの条件下、5000倍〜30000倍で観測した。そしてキャリア母粒子表面に付着している潤滑剤粒子100個の粒径を測定し、その平均値を潤滑剤粒子の体積平均粒径とした。
まず、サンプルとしてトナーとキャリアとが混合された状態の現像剤を準備し、これをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中に分散し、デカンテーションを繰り返した後、乾燥させることによりキャリアのみを分離した。次に、分離したキャリアをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中で攪拌しながら5分間洗浄した後、これを乾燥させて、Pt−Pd蒸着した
続いて、走査型電子顕微鏡(S4100:日立製作所)を用いて、Pt−Pd蒸着したキャリア母粒子を加速電圧5kVの条件下、5000倍〜30000倍で観測した。そしてキャリア母粒子表面に付着している潤滑剤粒子100個の粒径を測定し、その平均値を潤滑剤粒子の体積平均粒径とした。
−第2の発明−
第2の本発明のキャリアは、磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に固着した潤滑剤を含む材料とを有し、前記キャリア母粒子表面に固着した前記潤滑剤を含む材料の被覆率が10%以上100%以下であることを特徴とする。
第2の本発明のキャリアは、キャリア母粒子表面に潤滑剤を含む材料が固着した状態で存在する。このため、被覆層中に潤滑剤が含有されている場合と比べて、キャリア側から感光体等の静電潜像保持体表面側へと潤滑剤が容易に移動できるため、十分な量の潤滑剤を供給することができる。また、潤滑剤の供給源がキャリアであるため、同一パターンの画像を連続して形成した場合にもクリーニングブレードのめくれを抑制できると共に、潤滑剤供給装置を用いる必要が無くなるため、画像形成装置の大型化も抑制できる。それゆえ、クリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制できる。
第2の本発明のキャリアは、磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に固着した潤滑剤を含む材料とを有し、前記キャリア母粒子表面に固着した前記潤滑剤を含む材料の被覆率が10%以上100%以下であることを特徴とする。
第2の本発明のキャリアは、キャリア母粒子表面に潤滑剤を含む材料が固着した状態で存在する。このため、被覆層中に潤滑剤が含有されている場合と比べて、キャリア側から感光体等の静電潜像保持体表面側へと潤滑剤が容易に移動できるため、十分な量の潤滑剤を供給することができる。また、潤滑剤の供給源がキャリアであるため、同一パターンの画像を連続して形成した場合にもクリーニングブレードのめくれを抑制できると共に、潤滑剤供給装置を用いる必要が無くなるため、画像形成装置の大型化も抑制できる。それゆえ、クリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制できる。
さらに、潤滑剤を含む材料は、キャリア母粒子表面に固着した状態で存在している。それゆえ、現像器内において現像剤が攪拌された際にキャリアに加わる機械的ストレスによって、潤滑剤を含む材料がキャリア母粒子の被覆層表面から剥離脱落して直ちに消費されてしまうことがない。従って、長期に渡って、潤滑剤をキャリアから静電潜像保持体表面へと供給し続けることができる。
しかし、キャリア母粒子表面に固着している潤滑剤を含む材料が少なすぎる場合には、キャリアから静電潜像保持体表面へと長期に渡って十分な量の潤滑剤を供給することができず、長時間の使用ではクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥が発生してしまう。
このような問題の発生を防止するためには、被覆層表面における潤滑剤を含む材料の被覆率が10%以上であることが必要であり、30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、100%であることが最も好ましい。
このような問題の発生を防止するためには、被覆層表面における潤滑剤を含む材料の被覆率が10%以上であることが必要であり、30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、100%であることが最も好ましい。
なお、本発明において、潤滑剤を含む材料は、キャリア母粒子表面に固着した状態で存在するものであるが、この場合の固着の態様としては、粒子状の潤滑剤を含む材料(潤滑剤粒子)でキャリア母粒子表面に固着している態様(第1の固着態様)と、膜状の潤滑剤を含む材料(潤滑剤被膜)がキャリア母粒子表面に固着している態様(第2の固着態様)とが挙げられる。
ここで、第1の固着態様において、「潤滑剤粒子」に含まれる潤滑剤の含有量や、潤滑剤以外に含まれてもよいその他の成分については、第1の本発明に用いられる潤滑剤粒子と同様である。
また、第2の本発明に用いられる潤滑剤粒子の体積平均粒径は特に限定されるものではないが、キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることが好ましく、1/30以上1/3以下であることが好ましく、1/10以上1/3以下であることがより好ましい。潤滑剤粒子の体積平均粒径がキャリア母粒子の体積平均粒径の1/50未満の場合には、潤滑剤粒子がキャリア母粒子表面の凹部に埋まり込んでしまい、長期に渡って使用した場合、キャリア母粒子表面に存在する潤滑剤が直ぐに枯渇して、キャリアから静電潜像保持体表面へと潤滑剤を供給することができなくなる場合がある。
なお、潤滑剤粒子やキャリア母粒子の体積平均粒径は既述した方法により測定することができる。
また、第2の本発明に用いられる潤滑剤粒子の体積平均粒径は特に限定されるものではないが、キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることが好ましく、1/30以上1/3以下であることが好ましく、1/10以上1/3以下であることがより好ましい。潤滑剤粒子の体積平均粒径がキャリア母粒子の体積平均粒径の1/50未満の場合には、潤滑剤粒子がキャリア母粒子表面の凹部に埋まり込んでしまい、長期に渡って使用した場合、キャリア母粒子表面に存在する潤滑剤が直ぐに枯渇して、キャリアから静電潜像保持体表面へと潤滑剤を供給することができなくなる場合がある。
なお、潤滑剤粒子やキャリア母粒子の体積平均粒径は既述した方法により測定することができる。
一方、第2の固着態様において、「潤滑剤被膜」とは、当該被膜中に潤滑剤が30質量%以上含まれることが必要である。潤滑剤被膜の潤滑剤含有量が30質量%未満では、潤滑剤以外の成分中に潤滑剤が閉じ込められた状態で存在する傾向が顕著となり、潤滑剤被膜中の潤滑剤成分を静電潜像保持体へと十分に供給することができなくなるためである。なお、潤滑剤被膜中の潤滑剤含有量は50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。
潤滑剤被膜は、基本的には、潤滑剤のみからなることが好ましいが、上記条件を満たす範囲内でその他の成分が必要に応じて含まれていてもよい。例えば、潤滑剤被膜の強度を制御する目的で、樹脂を用いることができる。この場合、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を用いることがより好ましい。
潤滑剤被膜は、基本的には、潤滑剤のみからなることが好ましいが、上記条件を満たす範囲内でその他の成分が必要に応じて含まれていてもよい。例えば、潤滑剤被膜の強度を制御する目的で、樹脂を用いることができる。この場合、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を用いることがより好ましい。
なお、潤滑剤被膜の平均膜厚としては特に限定されるものではないが、0.5μm以上であることが好ましく、1.0μm以上であることがより好ましい。平均膜厚が0.5μm未満では、キャリアから静電潜像保持体表面へと供給可能な潤滑剤の実効量が少なくなるため、長期に渡って使用した場合、キャリア表面に存在する潤滑剤が直ぐに枯渇して、キャリアから静電潜像保持体表面へと潤滑剤を供給することができなくなる場合がある。一方、平均膜厚の上限値は特に限定されるものではないが、実用上は3.0μm以下であることが好ましい。
なお、潤滑剤被膜の平均膜厚は、以下の手順により求めた。まず、潤滑剤被膜が固着した状態のキャリア母粒子の断面を、Pt−Pd蒸着した。続いて、走査型電子顕微鏡(S4100:日立製作所)を用いて、Pt−Pd蒸着したキャリア母粒子の断面を加速電圧5kVの条件下、5000倍〜1万倍で観測した。そしてキャリア母粒子の断面形状の輪郭線上において潤滑剤被膜が被覆している長さ(被覆長さ)と、潤滑剤被膜の断面積とを求め、潤滑剤被膜の断面積を被覆長さで割ることにより個々のキャリア母粒子における平均膜厚を求めた。そして100個のキャリア母粒子ついての個々のキャリア母粒子における平均膜厚の平均値を、潤滑剤被膜の平均膜厚として求めた。
なお、キャリア母粒子表面に固着した状態の潤滑剤を含む材料の被覆率は、以下の手順で測定した。
まず、サンプルとしてトナーとキャリアとが混合された状態の現像剤を準備し、これをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中に分散し、デカンテーションを繰り返した後、乾燥させることによりキャリアのみを分離した。次に、キャリア20gを、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2mlを純水100mlで薄めた液中に入れた溶液を準備し、これをスリーワンモーターにより100rpmで5分間攪拌する。その後、磁石により溶液中からキャリアのみを分離して取り出し、乾燥させた。
この溶液中での攪拌処理、固液分離および乾燥処理を経た後において、キャリア母粒子表面に付着している潤滑剤を含む材料を、キャリア母粒子表面に固着した状態の潤滑剤を含む材料として、以下の手順で被覆率を求めた。
まず、サンプルとしてトナーとキャリアとが混合された状態の現像剤を準備し、これをアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液中に分散し、デカンテーションを繰り返した後、乾燥させることによりキャリアのみを分離した。次に、キャリア20gを、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2mlを純水100mlで薄めた液中に入れた溶液を準備し、これをスリーワンモーターにより100rpmで5分間攪拌する。その後、磁石により溶液中からキャリアのみを分離して取り出し、乾燥させた。
この溶液中での攪拌処理、固液分離および乾燥処理を経た後において、キャリア母粒子表面に付着している潤滑剤を含む材料を、キャリア母粒子表面に固着した状態の潤滑剤を含む材料として、以下の手順で被覆率を求めた。
まず、走査型電子顕微鏡(S4100:日立製作所)を用いて、Pt−Pd蒸着したキャリアを加速電圧5kVの条件下、5000倍〜30000倍で観察した。なお、サンプリング数は1000個である。
ここで、個々のキャリア母粒子について、キャリア母粒子の面積と、キャリア母粒子表面に固着している潤滑剤を含む材料の面積との比率(100×潤滑剤を含む材料の面積/キャリア母粒子の面積)を求め、これら比率の平均値を被覆率として求めた。
ここで、個々のキャリア母粒子について、キャリア母粒子の面積と、キャリア母粒子表面に固着している潤滑剤を含む材料の面積との比率(100×潤滑剤を含む材料の面積/キャリア母粒子の面積)を求め、これら比率の平均値を被覆率として求めた。
<第1の本発明および第2の本発明に共通の事項>
−潤滑剤−
次に、第1の本発明および第2の本発明のキャリアに共通する事項について説明する。本発明のキャリアに用いられる潤滑剤としては、潤滑剤入りトナーや、被覆層中に潤滑剤成分を含有させた樹脂被覆キャリア、潤滑剤供給装置などに用いられる公知の潤滑剤であれば特に制限なく利用することができる。
潤滑剤の具体例としては、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を挙げることができる。なお、当該誘導体とは酸化物、ビニルモノマーとの重合体、グラフト変性物を含む。また、この他にも、例えば、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、酸アミド等も挙げられる。
また、潤滑剤の融点としては、特に限定されるものではないが、一般的には60℃以上300℃以下が好ましい。
−潤滑剤−
次に、第1の本発明および第2の本発明のキャリアに共通する事項について説明する。本発明のキャリアに用いられる潤滑剤としては、潤滑剤入りトナーや、被覆層中に潤滑剤成分を含有させた樹脂被覆キャリア、潤滑剤供給装置などに用いられる公知の潤滑剤であれば特に制限なく利用することができる。
潤滑剤の具体例としては、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を挙げることができる。なお、当該誘導体とは酸化物、ビニルモノマーとの重合体、グラフト変性物を含む。また、この他にも、例えば、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、酸アミド等も挙げられる。
また、潤滑剤の融点としては、特に限定されるものではないが、一般的には60℃以上300℃以下が好ましい。
しかしながら、潤滑剤の融点が低すぎる場合には、現像器内の攪拌による機械的ストレスに起因した摩擦熱等によってキャリア母粒子表面に存在する潤滑剤粒子や潤滑剤被膜中の潤滑剤成分が溶解しやすくなるために、潤滑剤の消耗が著しく大きくなり、長期に渡って安定して静電潜像保持体表面に潤滑剤を供給できなくなる場合がある。
この観点からは、潤滑剤粒子や潤滑剤被膜中に含まれる潤滑剤の融点は100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがより好ましい。これにより、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
一方、潤滑剤の融点が高すぎる場合には、潤滑剤粒子や潤滑剤被膜が硬くなりすぎ、摩擦により削れにくくなるために、静電潜像保持体表面に十分な量の潤滑剤を供給できなくなる場合がある。この観点からは、潤滑剤粒子や潤滑剤被膜中に含まれる潤滑剤の融点は300℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましい。
この観点からは、潤滑剤粒子や潤滑剤被膜中に含まれる潤滑剤の融点は100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがより好ましい。これにより、より長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
一方、潤滑剤の融点が高すぎる場合には、潤滑剤粒子や潤滑剤被膜が硬くなりすぎ、摩擦により削れにくくなるために、静電潜像保持体表面に十分な量の潤滑剤を供給できなくなる場合がある。この観点からは、潤滑剤粒子や潤滑剤被膜中に含まれる潤滑剤の融点は300℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましい。
−磁性粒子−
本発明のキャリアに用いられる磁性粒子としては特に限定されるものではなく、公知のキャリア用の磁性粒子が利用できる。例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、これらとマンガン、クロム、希土類等との合金、及びフェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等があげられる。
本発明のキャリアに用いられる磁性粒子としては特に限定されるものではなく、公知のキャリア用の磁性粒子が利用できる。例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、これらとマンガン、クロム、希土類等との合金、及びフェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等があげられる。
磁性粒子は、造粒、焼結により形成されるが、前処理として、微細に粉砕することが好ましい。粉砕方法は特に問わず、公知の粉砕方法に従って粉砕等することができ、具体的には例えば、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等を挙げる事ができる。前処理での最終的な粉砕状態は、材質等によって異なるが、体積平均粒径が2μm以上10μm以下であることが好ましい。2μm未満では、所望の粒径を得ることができない場合があり、10μmを超えると、粒径が大きくなり過ぎるか、あるいは円形度が小さくなってしまう場合がある。
また、焼結温度は従来の場合よりも低く抑えることが好ましく、具体的には、用いる材質によって異なるが、500℃以上1200℃以下が好適であり、600℃以上1000℃以下がより好適である。焼結温度が500℃未満であると、キャリアとして必要な磁力が得られない場合があり、1200℃を超えると、結晶成長が速く、内部構造の不均一化が起こりやすくなり、クラック、ひびが入りやすくなる。
焼結温度を低く抑えるために、焼結工程では、仮焼結を段階的に行うことが好ましい。そのため、全体の焼結にかける時間は長くすることが好ましい。
磁性粒子の体積平均粒子径は、10μm以上500μm以下が好ましく、30μm以上150μm以下がより好ましく、30μm以上100μm以下が更に好ましい。磁性粒子の体積平均粒径が10μm未満であると、静電荷像現像用現像剤に用いた場合にトナーとキャリアとの間の付着力が高くなり、トナーの現像量が減少する場合がある。一方、500μmを超えると、磁気ブラシが荒くなり、きめ細かい画像が形成され難くなる場合がある。
磁性粒子の磁力は、3000エルステッドにおける飽和磁化が50emu/g以上であることが好ましく、60emu/g以上がより好ましい。飽和磁化が50emu/gより弱いとキャリアがトナーと共に、感光体上に現像されてしまう場合がある。
磁気特性の測定としての装置は振動試料型磁気測定装置VSMP10−15(東英工業社製)を用いる。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大3000エルステッドまで掃引する。ついで、印加磁場を減少させ、記録紙上にヒステリシスカーブを作製する。カーブのデータより、飽和磁化、残留磁化、保持力を求める。本発明においては、飽和磁化は3000エルステッドの磁場において測定された磁化を示す。
磁性粒子の体積電気抵抗(体積抵抗率)は、105Ω・cm以上109.5Ω・cm以下の範囲であることが好ましく、107Ω・cm以上109Ω・cm以下の範囲であることがより好ましい。体積電気抵抗が105Ω・cmより小さいと、繰り返し複写によって、現像剤中のトナー濃度が減少した際に、キャリアへ電荷が注入され、キャリア自体が現像されてしまう可能性がある。一方、体積電気抵抗が109.5Ω・cmより大きくなると、際立ったエッジ効果や擬似輪郭等、画質に悪影響を及ぼす場合がある。
上記磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。なお、測定環境は、温度20℃、湿度50%RHとする。
20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1〜3mm程度の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記同様の20cm2の電極板を載せ層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーターおよび高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取ることにより、測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)を計算する。測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)の計算式は、下記式(1)に示す通りである。
・式(1) R=E×20/(I−I0)/L
20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1〜3mm程度の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記同様の20cm2の電極板を載せ層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーターおよび高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取ることにより、測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)を計算する。測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)の計算式は、下記式(1)に示す通りである。
・式(1) R=E×20/(I−I0)/L
上記式中、Rは測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、I0は印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは層の厚み(cm)をそれぞれ表す。また、20の係数は、電極板の面積(cm2)を表す。
−被覆層−
本発明のキャリアを構成する被覆層は、主に樹脂から構成され、必要に応じてその他の成分が含まれる。
被覆層を形成する被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、エチレン、プロピレン等のオレフィン類、弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー等の単独重合体、又は2種類以上のモノマーからなる共重合体、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等のシリコーン類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。
本発明のキャリアを構成する被覆層は、主に樹脂から構成され、必要に応じてその他の成分が含まれる。
被覆層を形成する被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、エチレン、プロピレン等のオレフィン類、弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー等の単独重合体、又は2種類以上のモノマーからなる共重合体、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等のシリコーン類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。
磁性粒子を被覆する樹脂量は、磁性粒子100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下の範囲が好ましく、0.5質量部以上10質量部以下の範囲が好ましく、1質量部以上5質量部以下がより好ましく、1質量部以上3質量部以下が更に好ましい。
樹脂量が0.5質量部より少ないと、磁性粒子の表面露出が多すぎるため、現像電界が注入しやすくなる可能性がある。また樹脂量が10質量部より大きいと、被覆層から遊離する樹脂粉が多くなり、初期から現像剤中に剥がれたキャリア樹脂粉が含有されるようになってしまう可能性がある。
樹脂量が0.5質量部より少ないと、磁性粒子の表面露出が多すぎるため、現像電界が注入しやすくなる可能性がある。また樹脂量が10質量部より大きいと、被覆層から遊離する樹脂粉が多くなり、初期から現像剤中に剥がれたキャリア樹脂粉が含有されるようになってしまう可能性がある。
被覆層には、抵抗を制御するためなどの目的で、必要に応じて導電粉が含まれても良い。
導電粉として具体的には例えば、金、銀、銅等の金属粒子;カーボンブラック;ケッチェンブラック;アセチレンブラック;酸化チタン、酸化亜鉛等の体積抵抗率が108Ω・cm〜1012Ω・cmの範囲内の半導電性酸化物粒子(;酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を酸化スズ、カーボンブラック、金属等で覆った粒子;などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電粉として具体的には例えば、金、銀、銅等の金属粒子;カーボンブラック;ケッチェンブラック;アセチレンブラック;酸化チタン、酸化亜鉛等の体積抵抗率が108Ω・cm〜1012Ω・cmの範囲内の半導電性酸化物粒子(;酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を酸化スズ、カーボンブラック、金属等で覆った粒子;などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電粉としては、製造安定性、コスト、導電性等が良好である点で、カーボンブラック粒子が好ましい。
カーボンブラックの種類としては、特に制限はないが、DBP吸油量が50〜250ml/100g程度であるカーボンブラックが、製造安定性に優れて好ましい。
カーボンブラックの種類としては、特に制限はないが、DBP吸油量が50〜250ml/100g程度であるカーボンブラックが、製造安定性に優れて好ましい。
導電粉の体積平均粒子径は、0.5μm以下のものが好ましく、0.05μm以上0.5μm以下の範囲内がより好ましく、0.05μm以上0.35μm以下の範囲内が更に好ましい。体積平均粒子径が0.05μmより小さいと、逆に導電粉の凝集性が悪化しキャリア粒子間の体積抵抗に差を生じやすくなり、体積平均粒子径が0.5μmより大きいと、導電粉が被覆層から脱落しやすく、安定した帯電性が得られなくなる可能性がある。
導電粉の体積平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700:堀場製作所製)を用いて測定する。
測定法としては、界面活性剤、好適にはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液50ml中に測定試料を2g加え、超音波分散機(1,000Hz)にて2分間分散して、試料を作製し、測定する。
得られたチャンネルごとの体積平均粒子径を、体積平均粒子径の小さい方から累積し、累積50%になったところを体積平均粒子径とする。
導電粉の体積電気抵抗は、101Ω・cm以上1011Ω・cm以下であることが好ましく、103Ω・cm以上109Ω・cm以下がより好ましい。
また導電粉の体積電気抵抗は、磁性粒子の体積電気抵抗と同様にして測定する。
また導電粉の体積電気抵抗は、磁性粒子の体積電気抵抗と同様にして測定する。
導電粉の含有量は、被覆層全体に対し、0.05質量%以上1.5質量%以下が好ましく、0.10質量%以上1.0質量%以下がより好ましい。含有量が1.5質量%より大きいと、キャリア抵抗の低下を招き、現像像へのキャリア付着などにより画像欠損を引き起こす場合がある。一方、含有量が0.05質量%より小さいと、キャリアが絶縁化され、現像時、キャリアが現像電極として働きにくくなり、特に黒のベタ画像を形成した際にエッジ効果が出る等、ソリッド画像の再現性が劣る場合がある。
また被覆層は、他に樹脂粒子を含有しても良い。樹脂粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子等があげられる。これらの中でも、比較的硬度を上げることが容易な観点から熱硬化性樹脂が好ましく、トナーに負帯電性を付与する観点からは、N原子を含有する含窒素樹脂による樹脂粒子が好ましい。なお、これらの樹脂粒子は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子の体積平均粒子径としては、例えば、0.1μm以上2.0μm以下が好ましく、0.2μm以上1.0μm以下がより好ましい。樹脂粒子の体積平均粒径が0.1μm未満であると、被覆層における樹脂粒子の分散性が非常に悪くなる可能性があり、一方、2.0μmを越えると、被覆層から樹脂粒子の脱落が生じ易く、本来の効果を発揮しなくなることがある。
樹脂粒子の体積平均粒子径は、導電粉の体積平均粒子径と同様な測定を行うことによって求めることができる。
樹脂粒子の含有量は、被覆層全体に対し、1容量%以上50容量%以下であることが好ましく、1容量%以上30容量%以下がより好ましく、1容量%以上20容量%以下が更に好ましい。樹脂粒子の含有率が1容量%よりも少ないと、樹脂粒子の効果が発現しない場合があり、50容量%を超えると、被覆層からの脱落が生じ易く、安定した帯電性が得られない場合がある。
なお、被覆層中に樹脂粒子が分散されている場合においては、その厚み方向及びキャリア表面の接線方向に、樹脂粒子が均一に分散しているため、キャリアを長期間使用して被覆層が摩耗したとしても、常に未使用時と同様な表面形成を保持でき、トナーに対し、良好な帯電付与能力を長期間にわたって維持することができる。
また、被覆層に導電粉が分散されている場合においては、その厚み方向及びキャリア表面の接線方向に、導電粉が均一に分散しているため、キャリアを長期間使用して被覆層が摩耗したとしても、常に未使用時と同様な表面形成を保持でき、キャリア劣化を長期間防止することができる。
さらに、被覆層に樹脂粒子と導電粉とが分散されている場合において、上述の効果を同時に奏する事ができる。
また被覆層は、単層に限られず、2層以上の構成であってもよい。
被覆層による磁性粒子表面の被覆率は95%以上であることが好ましく、98%以上であることがより好ましく、100%であることが最も好ましい。被覆率が95%未満の場合には、長期に渡って使用した場合にキャリアへの電荷注入が発生し、電荷注入が起こったキャリアが静電潜像保持体上へ移行し、画像上に白抜けが発生してしまう場合がある。
なお、被覆層の被覆率は、XPS測定(X線光電子分光測定)により求めることができる。XPS測定装置としては、日本電子製、JPS80を使用し、測定は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を20mVに設定して実施し、被覆層を構成する主たる元素(通常は炭素)と、磁性粒子を構成する主たる元素(例えば磁性粒子がマグネタイトなどの酸化鉄系材料の場合は鉄および酸素)とについて測定する(以下、磁性粒子が、酸化鉄系である場合を前提に説明する)。ここで、炭素についてはC1sスペクトルを、鉄についてはFe2p3/2スペクトルを、酸素についてはO1sスペクトルを測定する。
これらの各々の元素のスペクトルに基づいて、炭素、酸素、鉄の元素個数(AC+AO+AFe)を求めて、得られた炭素、酸素、鉄の元素個数比率より下記式(2)に基づいて、磁性粒子単体、および、磁性粒子を被覆層で被覆した後(キャリア)の鉄量率を求め、続いて、下記式(3)により被覆率を求めた。
・式(2)
鉄量率(atomic%)=AFe/(AC+AO+AFe)×100
・式(3)
被覆率(%)={1−(キャリアの鉄量率)/(磁性粒子単体の鉄量率)}×100
・式(2)
鉄量率(atomic%)=AFe/(AC+AO+AFe)×100
・式(3)
被覆率(%)={1−(キャリアの鉄量率)/(磁性粒子単体の鉄量率)}×100
なお、磁性粒子として、酸化鉄系以外の材料を用いる場合には、酸素の他に磁性粒子を構成する金属元素のスペクトルを測定し、上述の式(2)や式(3)に準じて同様の計算を行えば被覆率を求めることができる。
被覆層の平均膜厚は、0.1μm以上10μm以下であることが好ましく、0.1μm以上〜3.0μm以下がより好ましく、0.1μm以上〜1.0μm以下が更に好ましい。被覆層の平均膜厚が0.1μmよりも薄いと、長時間使用時に被覆層剥離による抵抗低下が発生したり、キャリアの粉砕を充分に制御し難くなる場合がある。一方、被覆層の平均膜厚が10μmを超えると、飽和帯電量に達するまでの時間がかかる場合がある。
被覆層の平均膜厚(μm)は、磁性粒子の真比重をρ(無次元)、磁性粒子の体積平均粒子径をd(μm)、被覆層の平均比重をρC、磁性粒子100質量部に対する被覆層の全含有量をWC(質量部)とすると、下記式(4)以下のようにして求めることができる。
・式(4)
平均膜厚(μm)=[キャリア1個当たりの被覆樹脂量(導電粉等の添加物もすべて含む)/キャリア1個当たりの表面積]÷被覆層の平均比重
=[4/3π・(d/2)3・ρ・WC]/[4π・(d/2)2]÷ρC
=(1/6)・(d・ρ・WC/ρC)
・式(4)
平均膜厚(μm)=[キャリア1個当たりの被覆樹脂量(導電粉等の添加物もすべて含む)/キャリア1個当たりの表面積]÷被覆層の平均比重
=[4/3π・(d/2)3・ρ・WC]/[4π・(d/2)2]÷ρC
=(1/6)・(d・ρ・WC/ρC)
−キャリアの諸物性−
キャリアの形状係数SF1は、120以上145以下であることが好ましい。高画質とクリーニング性を両立するためである。
キャリアの形状係数SF1は、120以上145以下であることが好ましい。高画質とクリーニング性を両立するためである。
なお、キャリアの形状係数SF1は、下記式(5)により求められる値を意味する。
・式(5) SF1=100π×(ML)2/(4×A)
ここで、MLはキャリア粒子の最大長、Aはキャリア粒子の投影面積である。なお、キャリア粒子の最大長と投影面積は、スライドガラス上にサンプリングしたキャリア粒子を光学顕微鏡により観察し、ビデオカメラを通じて画像解析装置(LUZEX III、NIRECO社製)に取り込んで、画像解析を行うことにより求めたものである。この際のサンプリング数は100個以上で、その平均値を用いて、式(5)に示す形状係数を求める。
・式(5) SF1=100π×(ML)2/(4×A)
ここで、MLはキャリア粒子の最大長、Aはキャリア粒子の投影面積である。なお、キャリア粒子の最大長と投影面積は、スライドガラス上にサンプリングしたキャリア粒子を光学顕微鏡により観察し、ビデオカメラを通じて画像解析装置(LUZEX III、NIRECO社製)に取り込んで、画像解析を行うことにより求めたものである。この際のサンプリング数は100個以上で、その平均値を用いて、式(5)に示す形状係数を求める。
キャリアの飽和磁化は、40emu/g以上であることが好ましく、50emu/g以上であることがより好ましい。
磁気特性の測定としての装置は振動試料型磁気測定装置VSMP10−15(東英工業社製)を用いる。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大1000エルステッドまで掃引する。ついで、印加磁場を減少させ、記録紙上にヒステリシスカーブを作製する。カーブのデータより、飽和磁化、残留磁化、保持力を求める。本発明においては、飽和磁化は1000エルステッドの磁場において測定された磁化を示す。
磁気特性の測定としての装置は振動試料型磁気測定装置VSMP10−15(東英工業社製)を用いる。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大1000エルステッドまで掃引する。ついで、印加磁場を減少させ、記録紙上にヒステリシスカーブを作製する。カーブのデータより、飽和磁化、残留磁化、保持力を求める。本発明においては、飽和磁化は1000エルステッドの磁場において測定された磁化を示す。
キャリアの体積電気抵抗は、1×107Ω・cm以上1×1015Ω・cm以下の範囲に制御されることが好ましく、1×108Ω・cm以上1×1014Ω・cm以下の範囲であることがより好ましく、1×108Ω・cm以上1×1013Ω・cm以下の範囲であることがさらに好ましい。
キャリアの体積電気抵抗が1×1015Ω・cmを超える場合、高抵抗になり、現像時に現像電極として働きにくくなるため、特にベタ画像部でエッジ効果が出るなど、ソリッド再現性が低下する場合がある。一方、1×107Ω・cm未満の場合、低抵抗になるため、現像剤中のトナー濃度が低下した時に現像ロールからキャリアへ電荷が注入し、キャリア自体が現像されてしまう不具合が発生しやすくなる場合がある。
またキャリアの体積電気抵抗は、磁性粒子の体積電気抵抗と同様にして測定を行う。
キャリアの体積電気抵抗が1×1015Ω・cmを超える場合、高抵抗になり、現像時に現像電極として働きにくくなるため、特にベタ画像部でエッジ効果が出るなど、ソリッド再現性が低下する場合がある。一方、1×107Ω・cm未満の場合、低抵抗になるため、現像剤中のトナー濃度が低下した時に現像ロールからキャリアへ電荷が注入し、キャリア自体が現像されてしまう不具合が発生しやすくなる場合がある。
またキャリアの体積電気抵抗は、磁性粒子の体積電気抵抗と同様にして測定を行う。
−キャリアの製造方法−
キャリア母粒子の製造としては特に制限はないが、樹脂成分等を溶剤中に溶解・分散させた被覆層形成用溶液を用いる方法が挙げられる。
例えば、磁性粒子を被覆層形成用溶液に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を磁性粒子の表面に噴霧するスプレー法、磁性粒子を被覆層形成用溶液と混合し溶剤を除去するニーダーコーター法、等が挙げられる。これらの中でも、ニーダーコーター法が好ましい。
キャリア母粒子の製造としては特に制限はないが、樹脂成分等を溶剤中に溶解・分散させた被覆層形成用溶液を用いる方法が挙げられる。
例えば、磁性粒子を被覆層形成用溶液に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を磁性粒子の表面に噴霧するスプレー法、磁性粒子を被覆層形成用溶液と混合し溶剤を除去するニーダーコーター法、等が挙げられる。これらの中でも、ニーダーコーター法が好ましい。
被覆層形成用溶液に用いる溶剤としては、樹脂成分のみを溶解することが可能なものであれば、特に制限はなく、それ自体公知の溶剤の中から選択することができる。具体的には例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;などが挙げられる。
また、キャリア母粒子表面に潤滑剤粒子を付着させる方法としては、キャリア母粒子と潤滑剤粒子とを粉体状態で混合する方法が挙げられる。この方法を利用すれば、潤滑剤粒子をキャリア母粒子表面に均一に強く付着させることができるため、10%以上の被覆率を得ることが容易である。特にせん断力を利用して潤滑剤粒子をキャリア母粒子表面に付着させる方法(例えば、当該方法に使用できる装置として、ノビルタ:ホソカワミクロン製などが挙げられる)は、キャリアへのストレスが少なく、潤滑剤粒子を強く付着させることができるため好ましい。この方法は、下記に説明する方法と比べて、被覆層形成用溶液の種類を問わずに適用できる点でも好適である。
上記以外のキャリア母粒子表面に潤滑剤粒子を付着させる方法としては、キャリア母粒の作製に際して、潤滑剤粒子を構成する材料の融点以下で被覆層形成用溶液中に潤滑剤粒子を分散させておき、磁性粒子表面に被覆層を形成すると同時に、被覆層表面に潤滑剤を付着させる方法も挙げられる。
一方、キャリア母粒子表面に潤滑剤被膜を形成する方法としては、キャリア母粒子を流動エアーにより浮遊させ、潤滑剤を分散させた溶液をスプレーする方法が挙げられる。
(静電荷像現像用現像剤)
本発明の静電荷像現像用現像剤(以下、「現像剤」と略す場合がある)は、トナーと、キャリアとを少なくとも含み、キャリアとして本発明のキャリアが用いられるものである。
トナーとしては、特に制限はなく、公知のトナーを用いることができる。トナーとしては、代表的には、結着樹脂と着色剤とを含む着色トナーを挙げることができるが、着色剤の代わりに赤外線吸収剤を用いた赤外線吸収トナーなどを用いることも可能である。また、これらの成分に加えて、必要に応じて離型剤や各種の内添剤、外添剤等のその他の成分を更に添加することもできる。
本発明の静電荷像現像用現像剤(以下、「現像剤」と略す場合がある)は、トナーと、キャリアとを少なくとも含み、キャリアとして本発明のキャリアが用いられるものである。
トナーとしては、特に制限はなく、公知のトナーを用いることができる。トナーとしては、代表的には、結着樹脂と着色剤とを含む着色トナーを挙げることができるが、着色剤の代わりに赤外線吸収剤を用いた赤外線吸収トナーなどを用いることも可能である。また、これらの成分に加えて、必要に応じて離型剤や各種の内添剤、外添剤等のその他の成分を更に添加することもできる。
次に、本発明の現像剤に用いられるトナーについてより詳細に説明する。
トナーの結着樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプ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、酪酸ビニル等のビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸オクチル、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エステル類;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類;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類;等の単独重合体又は共重合体等が挙げられる。これらの中でも特に代表的な結着樹脂としては、例えばポリスチレン、スチレン-アクリル酸アルキル共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ポリスチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。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、変性ロジン等が挙げられる。
トナーの結着樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプ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、酪酸ビニル等のビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸フェニル、アクリル酸オクチル、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エステル類;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類;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類;等の単独重合体又は共重合体等が挙げられる。これらの中でも特に代表的な結着樹脂としては、例えばポリスチレン、スチレン-アクリル酸アルキル共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ポリスチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。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、変性ロジン等が挙げられる。
また結晶性の結着樹脂としては、例えば、メチレン基を6以上直鎖状につなげたアルキル基を主鎖に持つ、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール等のジアルコールとデカンニ酸、ドデカンニ酸等のジカルボン酸との縮合により形成されるポリエステル樹脂や、前記メチレン基を6以上直鎖状につなげたアルキル基を側鎖に持つアクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリルを重合単位として有する樹脂などが挙げられる。
なお、本発明のキャリアと組み合わせて用いられるトナーとしては、結晶性樹脂を5重量%以上含むトナーが好適である。このトナーは、高温高湿環境下において帯電量が低くなる傾向にあるが、本発明のキャリアと組み合わせて用いることにより帯電量の環境依存性を小さくすることができる。
着色剤としては、特に制限はないが例えば、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デユポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・ブルー15:1、ピグメント・ブルー15:3等が挙げられる。
またトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含むことができる。その際、特にカラートナー等に用いる場合には、色調に影響を与えない無色又は淡色の帯電制御剤が好ましい。その帯電制御剤としては、公知のものを使用することができるが、アゾ系金属錯体;サルチル酸もしくはアルキルサルチル酸の金属錯体もしくは金属塩;等を用いることが好ましい。
さらに、トナーには、必要であれば、オフセットの防止等を目的として、離型剤が含まれていてもよい。
離型剤は例えば、次のものが挙げられる。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。
離型剤は例えば、次のものが挙げられる。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。
なお、トナーに離型剤を含有させる場合、その含有量は1質量%以上10質量%以下の範囲が好ましい。1質量%未満では十分な離型効果を得ることができず、10質量%を超える場合には、離型剤がトナー表面に露出して帯電特性が劣化する場合がある。
また、トナーに用いる離型剤の融点としては、定着温度で溶融できるものであれば特に限定されないが、一般的には60℃以上100℃未満の範囲であることが好ましい。
また、トナーに用いる離型剤の融点としては、定着温度で溶融できるものであれば特に限定されないが、一般的には60℃以上100℃未満の範囲であることが好ましい。
またトナーは、内部に無機酸化物粒子を添加しても良い。無機酸化物粒子としては例えば、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等を例示することができる。これらのうち、特にシリカ粒子、チタニア粒子が好ましい。酸化物粒子の表面は、必ずしも予め疎水化処理されている必要はないが、疎水化処理されていてもよい。疎水化処理されていると、内部の無機粒子の一部がトナー表面に露出した場合においても、帯電の環境依存性およびキャリア汚染性を、効果的に少なく抑えることができる。
疎水化処理は、疎水化処理剤に無機酸化物を浸漬等することにより行うことができる。疎水化処理剤としては特に制限はないが、例えば、シランカップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でもシランカップリング剤が好適に挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えばクロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれかのタイプを使用することも可能である。具体的には、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,O−(ビストリメチルシリル)アセトアミド、N,N−(トリメチルシリル)ウレア、tert−ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシピロピルトリメトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、無機酸化物粒子の種類等により異なり一概に規定することはできないが、通常無機酸化物粒子100質量部に対して、5〜50質量部程度が好ましい。
またトナーは、無機酸化物粒子をトナー表面に添加する事もできる。トナー表面に添加される無機酸化物粒子としては、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等を例示することができる。これらのうち、特にシリカ粒子、チタニア粒子が好ましい。酸化物粒子は、表面が予め疎水化処理されていることが望ましい。この疎水化処理によりトナーの粉体流動性改善のほか、帯電の環境依存性、キャリア汚染性を効果的に少なく抑えることができる。
疎水化処理は、上記と同様に、疎水化処理剤に無機酸化物を浸漬等することにより行うことができる。疎水化処理剤としては特に制限はないが、例えば、シランカップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でもシランカップリング剤が好適に挙げられる。
前記シランカップリング剤としては、例えばクロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれかのタイプを使用することも可能である。具体的にはメチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,O−(ビストリメチルシリル)アセトアミド、N,N−(トリメチルシリル)ウレア、tert−ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシピロピルトリメトキシシラン、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、上記と同様に、無機酸化物粒子の種類等により異なり一概に規定することはできないが、通常無機酸化物粒子100質量部に対して、5〜50質量部程度が好ましい。
トナーの粒度分布については、4μm以下の粒径のトナー粒子が、全トナー粒子数の6〜25個数%であることが好ましく、6〜16個数%がより好ましい。4μm以下の粒径のトナー粒子が6個数%未満であると、微小なドット再現性や粒状性に寄与する粒子が少なく、有効な粒子径であるがゆえに選択的に消費されるため、繰り返し複写を行うと現像に寄与しにくい粒子径のトナーが現像機中へ滞留してしまうため、次第に画質が悪化する場合がある。一方、25個数%を越えると、トナーの流動性が悪化するため、現像剤の搬送性が低下し、現像性に悪影響を及ぼす懸念がある。
また、16μm以上の粒径のトナー粒子は、1.0体積%以下であることが好ましい。1.0体積%より大きいと、細線再現性や階調性に悪影響を及ぼすだけでなく、転写時、16μm以上の粗粉トナーがトナー層中に介在することによって、電潜像保持体と転写体の静電的付着状態を妨げる働きをするため、転写効率の低下、ひいては画質の低下を招く恐れがある。
また、トナーの体積平均粒子径が、5〜9μmであることが好ましく、高画質を再現するためには上述した粒度分布の好ましい範囲と両立していることが望ましい。体積平均粒子径5μm未満であると、トナーの流動性が悪化するばかりでなく、キャリアから十分な帯電能を付与されにくくなるため、背景部へのカブリが生じたり、濃度再現性が低下しやすくなったりする場合がある。体積平均粒子径が9μmを越えると、先述したキャリアの特性を十分発揮できず、微細なドットの再現性、階調性、粒状性の改善効果が乏しくなる場合がある。
従って、上述したトナーの粒度分布および体積平均粒子径を有することによって、写真や絵画、パンフレット等の画像面積の大きく、濃度階調がある原稿の繰り返し複写においても微細な静電潜像のドットに対して、忠実な再現性が期待できる。
トナーの粒度分布および体積平均粒子径は、キャリアの体積平均粒子径と同様な測定を行うことにより求められるが、測定された粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、重量について小径側から累積分布を描く代わりに、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を体積平均粒子径と定義する。
トナーの製造方法は、一般に使用されている混練粉砕法や湿式造粒法等を利用することができる。ここで、湿式造粒法としては、懸濁重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、ソープフリー乳化重合法、非水分散重合法、in−situ重合法、界面重合法、乳化分散造粒法、凝集・合一法等を用いることができる。
混練粉砕法でトナーを作製するには、結着樹脂、必要に応じて着色剤やその他の添加剤等を、ヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機により充分混合し、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダの如き熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類を互いに相溶せしめた中に、赤外線吸収剤、酸化防止剤等を分散又は溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び分級を行ってトナーを得ることができる。
湿式造粒法によりトナー粒子を作製した場合には、トナー粒子の形状係数は110〜135の範囲であることが好ましい。
ここで上記トナー粒子の形状係数は、キャリアの形状係数SF1と同様にして求められる。
ここで上記トナー粒子の形状係数は、キャリアの形状係数SF1と同様にして求められる。
本発明の現像剤における、トナーとキャリアの混合重量比としては、トナー重量/キャリア重量が0.01以上0.3以下が好ましく、0.03以上0.2以下がより好ましい。
本発明の現像剤は、予めトナー像形成手段(現像剤収容容器)内に収容される現像剤としてはもちろんのこと、例えば、現像によって消費されるトナーといっしょにキャリアを追加し、現像機内のキャリアを少しずつ入れ替えることにより帯電量の変化を抑制し画像濃度を安定化する現像方式(いわゆるトリクル現像方式)などに利用される補給用現像剤としても適用することができる。
但し、トリクル現像方式などに利用される補給用現像剤として本発明の現像剤を利用する場合における、トナーとキャリアの混合重量比としては、トナー重量/キャリア重量が2以上が好ましく、3以上が好ましく、5以上が更に好ましい。
但し、トリクル現像方式などに利用される補給用現像剤として本発明の現像剤を利用する場合における、トナーとキャリアの混合重量比としては、トナー重量/キャリア重量が2以上が好ましく、3以上が好ましく、5以上が更に好ましい。
(画像形成方法)
本発明の現像剤は、公知の電子写真方式の画像形成方法に利用できるが、特に、静電潜像保持体表面のクリーニングに際してクリーニングブレードを用いる画像形成方法に利用することが好適である。
この場合、当該画像形成方法を利用する画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
なお、クリーニングブレードを用いた画像形成方法は、具体的には、静電潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程と、現像器に収納されたトナーとキャリアとを含む現像剤により前記潜像保持体表面に形成された前記潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写工程と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング工程と、記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを有することが好ましい。
加えて、上述した工程以外にも必要に応じてその他公知の工程が含まれていてもよい。また、転写工程は、静電潜像保持体から中間転写体を介して記録媒体へとトナー像を転写するいわゆる中間転写方式であってもよい。
本発明の現像剤は、公知の電子写真方式の画像形成方法に利用できるが、特に、静電潜像保持体表面のクリーニングに際してクリーニングブレードを用いる画像形成方法に利用することが好適である。
この場合、当該画像形成方法を利用する画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
なお、クリーニングブレードを用いた画像形成方法は、具体的には、静電潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程と、現像器に収納されたトナーとキャリアとを含む現像剤により前記潜像保持体表面に形成された前記潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写工程と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング工程と、記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを有することが好ましい。
加えて、上述した工程以外にも必要に応じてその他公知の工程が含まれていてもよい。また、転写工程は、静電潜像保持体から中間転写体を介して記録媒体へとトナー像を転写するいわゆる中間転写方式であってもよい。
なお、更に長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制する観点からは、現像工程が、本発明の現像剤からなる補給用現像剤を現像器へ適宜補給するとともに、補給用現像剤の補給により過剰となった現像器内の現像剤を現像器から回収しながら行う現像方式(いわゆるトリクル現像)により実施されることが好ましい。ここで「補給用現像剤を現像器へ適宜補給する」とは、所定の条件を満たした場合に所定量の補給用現像剤を現像器へ補給することを意味し、具体例としては、画像形成時に現像器内の現像剤量をモニターし、現像器内の現像剤量の残量が一定のレベル以下になった場合に補給用現像剤を補給する場合などが挙げられる。
(静電荷像現像用現像剤用カートリッジ、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ)
次に、本発明の静電荷像現像用現像剤カートリッジ(以下、「カートリッジ」と略す場合がある)について説明する。本発明のカートリッジは、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記静電潜像保持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置に対して脱着可能であり、前記トナー像形成手段に供給するための現像剤を収納し、現像剤が既述した本発明の現像剤であることを特徴とする。
次に、本発明の静電荷像現像用現像剤カートリッジ(以下、「カートリッジ」と略す場合がある)について説明する。本発明のカートリッジは、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記静電潜像保持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置に対して脱着可能であり、前記トナー像形成手段に供給するための現像剤を収納し、現像剤が既述した本発明の現像剤であることを特徴とする。
従って、上述したカートリッジの脱着が可能な構成を有する画像形成装置において、本発明の現像剤を収納した本発明のカートリッジを利用することにより、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
ここで本発明のカートリッジは、特にトリクル現像方式の画像形成装置に用いる場合、本発明の現像剤を収納するカートリッジであっても良いし、トナーを単独で収納するカートリッジと本発明のキャリアを単独で収納するカートリッジとを別体としたものであってもよい。
また、本発明の現像剤は公知の電子写真方式の画像形成装置であれば特に制限なく利用できるが、基本的には、静電潜像保持体表面をクリーニングするクリーニングブレードを備えたものであることが特に好適である。
このような画像形成装置としては、具体的には、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記静電潜像保持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを少なくとも備えたものであることが好ましい。
この場合、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
このような画像形成装置としては、具体的には、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記静電潜像保持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを少なくとも備えたものであることが好ましい。
この場合、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
なお、本発明の現像剤の利用に適した画像形成装置は、上記の静電潜像保持体と、帯電手段と、静電潜像形成手段と、トナー像形成手段と、転写手段と、定着手段と、クリーニング手段を少なくとも含むものであることが特に好ましいが、その他必要に応じて除電手段等を含んでいていても良い。
またトナー像形成手段は、現像剤を収容するための現像剤収容容器と、補給用現像剤を現像剤収容容器に供給するための現像剤供給手段と、現像剤収容容器内に収容されている現像剤の一部を排出するための現像剤排出手段とを備える構成、すなわち、トリクル現像方式を採用した構成を有するものでも良い。この場合、補給用現像剤として本発明の現像剤が用いられる。
それゆえ、トリクル現像方式を採用する場合、更に長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
それゆえ、トリクル現像方式を採用する場合、更に長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
なお、現像剤収容容器に供給するための現像剤(補給用現像剤)は、トナー・キャリア混合重量比が、トナー重量/キャリア重量≧2であることが好ましく、トナー重量/キャリア重量≧3であることがより好ましく、トナー重量/キャリア重量≧5であることが更に好ましい。
本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置に対して脱着可能であり、静電潜像保持体と、本発明の現像剤を収納すると共に前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像に前記現像剤を供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像を記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えたものである。なお、必要に応じて、帯電手段、除電手段等から選択される少なくとも一種を備えることが更に好ましい。
したがって、プロセスカートリッジの脱着が可能な構成を有する画像形成装置において、本発明の現像剤を収容した本発明のプロセスカートリッジを利用することにより、画像形成装置の大型化を抑制できる上に、同一パターンの画像を連続して形成した場合や、長期に渡る使用においてもクリーニングブレードのめくれに起因する画像欠陥を抑制することができる。
以下、本発明のカートリッジ、画像形成装置、及びプロセスカートリッジの具体例について、図面を用いて具体的に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の好適な一実施形態(第一実施形態)の基本構成を概略的に示す断面図である。図1に示す画像形成装置は、本発明のカートリッジを備えた構成となっている。
図1に示す画像形成装置10は、静電潜像保持体12、帯電手段14、静電潜像形成手段16、トナー像形成手段18、転写手段20、クリーニング手段22、除電手段24、定着手段26、カートリッジ28を備える。
なお、トナー像形成手段18中に収納される現像剤およびカートリッジ28中に収納される補給用現像剤は、本発明の現像剤である。
なお、トナー像形成手段18中に収納される現像剤およびカートリッジ28中に収納される補給用現像剤は、本発明の現像剤である。
また図1は便宜上、本発明の現像剤を収納したトナー像形成手段18およびカートリッジ28を一つずつ備えた構成のみを図示しているが、例えばカラー画像形成装置の場合などは、画像形成装置に応じた数のトナー像形成手段18およびカートリッジ28を備えた構成をとることも可能である。
図1示す画像形成装置は、カートリッジ28の着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、カートリッジ28は、現像剤供給管30を通してトナー像形成手段18に接続されている。よって画像形成を行う際は、カートリッジ28の中に収納されている本発明の現像剤が、現像剤供給菅30を通してトナー像形成手段18に供給されることにより、長期間にわたり、本発明の現像剤を用いた画像を形成することができる。また、カートリッジ28の中に収納されている現像剤が少なくなった場合には、このカートリッジ28を交換することができる。
静電潜像保持体12の周囲には、静電潜像保持体12の回転方向(矢印A方向)に沿って順に、静電潜像保持体12表面を帯電させる帯電手段14、画像情報に応じて静電潜像保持体12表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段16、形成された静電潜像に本発明の現像剤を供給するトナー像形成手段18、静電潜像保持体12表面に接触し静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い矢印B方向に従動回転することができるドラム状の転写手段20、静電潜像保持体12表面に接触するクリーニング手段22、静電潜像保持体12表面を除電する除電手段24が配置されている。
静電潜像保持体12と転写手段20との間隙は、矢印C方向と反対側から不図示の搬送手段により矢印C方向に搬送される記録媒体50が挿通可能である。静電潜像保持体12の矢印C方向側には加熱源(不図示)を内蔵した定着手段26が配置され、定着手段26には圧接部32が設けられている。また、静電潜像保持体12と転写手段20との間隙を通過した記録媒体50は、この圧接部32を矢印C方向へと挿通可能である。
静電潜像保持体12としては、例えば感光体または誘電記録体等が使用できる。
感光体としては例えば、単層構造の感光体または多層構造の感光体等を用いることができる。また感光体の材質としては、セレンやアモルファスシリコン等の無機感光体や、有機感光体等が考えられる。
感光体としては例えば、単層構造の感光体または多層構造の感光体等を用いることができる。また感光体の材質としては、セレンやアモルファスシリコン等の無機感光体や、有機感光体等が考えられる。
帯電手段14としては、例えば、導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触帯電装置、コロナ放電を利用したコロトロン帯電やスコロトロン帯電などの非接触型の帯電装置等、公知の手段を使用することができる。
静電潜像形成手段16としては、例えば、露光手段の他に、トナー像を記録媒体表面の所望の位置に形成しうる信号を形成できる、従来公知のいずれの手段を使うこともできる。
露光手段としては、例えば、半導体レーザー及び走査装置の組み合わせ、光学系からなるレーザー走査書き込み装置、あるいは、LEDヘッドなど、従来公知の露光手段を使用することができる。均一で、解像度の高い露光像を作るという好ましい態様を実現させるためには、レーザー走査書き込み装置またはLEDヘッドを使うことが好ましい。
露光手段としては、例えば、半導体レーザー及び走査装置の組み合わせ、光学系からなるレーザー走査書き込み装置、あるいは、LEDヘッドなど、従来公知の露光手段を使用することができる。均一で、解像度の高い露光像を作るという好ましい態様を実現させるためには、レーザー走査書き込み装置またはLEDヘッドを使うことが好ましい。
転写手段20としては、具体的には例えば、電圧を印加した導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いて、静電潜像保持体12と記録媒体50との間に電界を作り、帯電したトナーの粒子からなるトナー像を転写する手段や、コロナ放電を利用したコロトロン帯電器やスコロトロン帯電器などで記録媒体50の裏面をコロナ帯電して、帯電したトナーの粒子からなるトナー像を転写する手段など、従来公知の手段を使用することができる。
また転写手段20として、二次転写手段を用いることもできる。すなわち、図示しないが二次転写手段は、トナー像を一旦中間転写体に転写した後、中間転写体から記録媒体50にトナー像を二次転写する手段である。
ここで、クリーニング手段22としてはクリーニングブレードが用いられる。また、除電手段24としては例えば、タングステンランプ、LEDなどが挙げられる。
定着手段26としては、例えば加熱ロールと加圧ロールとからなる加熱加圧によりトナー像を定着する熱定着器や、フラッシュランプ等による光照射によりトナー像を加熱して定着する光定着器などが利用できる。
加熱ロールまたは加圧ロール等のロール表面を形成する材料は、トナーを付着させない目的で、例えばトナーに対して離型性の優れた材料、シリコンゴムやフッ素系樹脂などであることが好ましい。
加熱ロールまたは加圧ロール等のロール表面を形成する材料は、トナーを付着させない目的で、例えばトナーに対して離型性の優れた材料、シリコンゴムやフッ素系樹脂などであることが好ましい。
記録媒体50としては、特に制限はなく、普通紙や光沢紙等をはじめとする従来公知のものが利用できる。また記録媒体は、基材と基材上に形成された受像層を有するものを利用することもできる。
次に、画像形成装置10を用いた画像形成について説明する。まず、静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い、帯電手段14により静電潜像保持体12表面を帯電し、帯電された静電潜像保持体12表面に静電潜像形成手段16により画像情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像が形成された静電潜像保持体12表面に、静電潜像の色情報に応じてトナー像形成手段18から本発明の現像剤Pを供給することによりトナー像を形成する。
次に、静電潜像保持体12表面に形成されたトナー像は、静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い、静電潜像保持体12と転写手段20との接触部に移動する。この際、接触部を、記録媒体50が、不図示の用紙搬送ロールにより矢印C方向に挿通され、静電潜像保持体12と転写手段20との間に印加された電圧により、静電潜像保持体12表面に形成されたトナー像が接触部にて記録媒体50表面に転写される。
トナー像を転写手段20に転写した後の静電潜像保持体12の表面は、クリーニング手段22のクリーニングブレードによって残留しているトナーが除去され、除電手段24により除電される。
このようにしてトナー像がその表面に転写された記録媒体50は、定着手段26の圧接部32に搬送され、圧接部32を通過する際に、内蔵された加熱源(不図示)によってその圧接部32の表面が加熱された定着手段26によって加熱される。この際、トナー像が記録媒体50表面に定着されることにより画像が形成される。
図2は、本発明の画像形成装置の他の好適な一実施形態(第二実施形態)の基本構成を概略的に示す断面図である。図2に示す画像形成装置は、本発明の現像剤(補給用現像剤)を、トナー像形成手段内にある現像剤収容容器へ現像剤供給手段により供給すると共に、現像剤収容容器に収容されている現像剤の一部を、現像剤排出手段により排出する、トリクル現像方式を採用した構成となっている。
画像形成装置100は、図2に示すように、矢印aで示すように、時計回り方向に回転する静電潜像保持体110と、静電潜像保持体110の上方に、静電潜像保持体110に相対して設けられ、静電潜像保持体110の表面を負に帯電させる帯電手段120と、帯電手段120により帯電した静電潜像保持体110の表面に、現像剤(トナー)で形成しようとする画像を書き込んで静電潜像を形成する静電潜像形成手段130と、静電潜像形成手段130の下流側に設けられ、静電潜像形成手段130で形成された静電潜像にトナーを付着させて静電潜像保持体110の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段140と、静電潜像保持体110に接触しつつ矢印bで示す方向に走行するとともに、静電潜像保持体110の表面に形成されたトナー像を転写するエンドレスベルト状の中間転写ベルト150と、中間転写ベルト150にトナー像を転写した後の静電潜像保持体110の表面を除電して、表面に残った転写残トナーを除去し易くする除電手段160と、静電潜像保持体110の表面を清掃して前記転写残トナーを除去するクリーニング手段170とを備える。
帯電手段120、静電潜像形成手段130、トナー像形成手段140、中間転写ベルト150、除電手段160、及びクリーニング手段170は、静電潜像保持体110を囲む円周上に、時計周り方向に配設されている。
中間転写ベルト150は、内側から、張架ローラ150A、150B、バックアップローラ150C、及び駆動ローラ150Dによって緊張され、保持されるとともに、駆動ローラ150Dの回転に伴い矢印bの方向に駆動される。中間転写ベルト150の内側における静電潜像保持体110に相対する位置には、中間転写ベルト150を正に帯電させて中間転写ベルト150の外側の面に静電潜像保持体110上のトナーを吸着させる1次転写ローラ151が設けられている。中間転写ベルト150の下方における外側には、記録媒体Pを正に帯電させて中間転写ベルト150に押圧することにより、中間転写ベルト150に形成されたトナー像を記録媒体P上に転写する2次転写ローラ152がバックアップローラ150Cに対向して設けられている。
中間転写ベルト150の下方には、さらに、2次転写ローラ152に記録媒体Pを供給する記録媒体供給装置153と、2次転写ローラ152においてトナー像が形成された記録媒体Pを搬送しつつ、前記トナー像を定着させる定着手段180とが設けられている。
記録媒体供給装置153は、1対の搬送ローラ153Aと、搬送ローラ153Aで搬送される記録媒体Pを2次転写ローラ152に向かって誘導する誘導スロープ153Bと、を備える。一方、定着手段180は、2次転写ローラ152によってトナー像が転写された記録媒体Pを加熱・押圧することにより、前記トナー像の定着を行う1対の熱ローラである定着ローラ181と、定着ローラ181に向かって記録媒体Pを搬送する搬送コンベア182とを有する。
記録媒体Pは、記録媒体供給装置153と2次転写ローラ152と定着手段180とにより、矢印cで示す方向に搬送される。
中間転写ベルト150を挟んで駆動ローラ150Dに対向配置されるように、2次転写ローラ152において記録媒体Pにトナー像を転写した後に中間転写ベルト150に残ったトナーを除去するクリーニングブレードを有する中間転写体クリーニング手段154が設けられている。
以下、トナー像形成手段140について詳細に説明する。トナー像形成手段140は、現像領域で静電潜像保持体110に対向して配置されており、例えば、負(−)極性に帯電するトナー及び正(+)極性に帯電するキャリアからなる2成分現像剤を収容する現像剤収容容器141を有している。現像剤収容容器141は、現像剤収容容器本体141Aとその上端を塞ぐ現像剤収容容器カバー141Bとを有している。
現像剤収容容器本体141Aはその内側に、現像ロール142を収容する現像ロール室142Aを有しており、現像ロール室142Aに隣接して、第1攪拌室143Aと第1攪拌室143Aに隣接する第2攪拌室144Aとを有している。また、現像ロール室142A内には、現像剤収容容器カバー141Bが現像剤収容容器本体141Aに装着された時に現像ロール142表面の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材145が設けられている。
第1攪拌室143Aと第2攪拌室144Aとは仕切り壁141Cにより仕切られており、図示しないが、第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aは仕切り壁141Cの長手方向(現像装置長手方向)両端部で通じており、第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aによって循環攪拌室(143A+144A)を構成している。
そして、現像ロール室142Aには、静電潜像保持体110と対向するように現像ロール142が配置されている。現像ロール142は、図示しないが磁性を有する磁性ロール(固定磁石)の外側にスリーブを設けたものである。第1攪拌室143Aの現像剤は磁性ロールの磁力によって現像ロール142の表面上に吸着されて、現像領域に搬送される。また、現像ロール142はそのロール軸が現像剤収容容器本体141Aに回転自由に支持されている。ここで、現像ロール142と静電潜像保持体110とは、逆方向に回転し、対向部において、現像ロール142の表面上に吸着された現像剤は、静電潜像保持体110の進行方向と同方向から現像領域に搬送するようにしている。
また、現像ロール142のスリーブには、不図示のバイアス電源が接続され、所定の現像バイアスが印加されるようになっている(本実施の形態では、現像領域に交番電界が印加されるように、直流成分(DC)に交流成分(AC)を重畳したバイアスを印加)。
第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aには現像剤を攪拌しながら搬送する第1攪拌部材143(攪拌・搬送部材)及び第2攪拌部材144(攪拌・搬送部材)が配置されている。第1攪拌部材143は、現像ロール142の軸方向に伸びる第1回転軸と、回転軸の外周に螺旋状に固定された攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。また、第2攪拌部材144も、同様に、第2回転軸及び攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。なお、攪拌部材は現像剤収容容器本体141Aに回転自由に支持されている。そして、第1攪拌部材143及び第2攪拌部材144は、その回転によって、第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aの中の現像剤は互いに逆方向に搬送されるように配設されている。
そして、第2攪拌室144Aの長手方向一端側には、供給用トナー及び供給用キャリアを含む補給用現像剤を第2攪拌室144Aへ供給するための現像剤供給手段146の一端が連結されており、現像剤供給手段146の他端には、補給用現像剤を収容している現像剤カートリッジ147が連結されている。また、第2攪拌室144Aの長手方向一端側には、収容している現像剤を排出するための現像剤排出手段148の一端も連結されており、現像剤排出手段148の他端には図示しないが排出した現像剤を回収する現像剤回収容と連結されている。
このようにトナー像形成手段140は、現像剤カートリッジ147から現像剤供給手段146を経て補給用現像剤をトナー像形成手段140(第2攪拌室144A)へ供給し、古くなった現像剤を現像剤排出手段148から排出する、所謂トリクル現像方式(現像剤の帯電性能の低下を防止して現像剤交換のインターバルを延ばすために、現像装置内に補給用現像剤(トリクル現像剤)を徐々に供給する一方で、過剰になった(劣化したキャリアを多く含む)劣化現像剤を排出しながら現像を行う現像方式である)を採用している。
ここで本実施形態では、本発明のキャリアを含む補給用現像剤を収容している現像剤カートリッジ147を用いる構成を一例として挙げたが、現像剤カートリッジ147は、供給用トナーを単独で収納するカートリッジと本発明のキャリアを単独で収納するカートリッジとを別体としたものであっても良い。
次に、クリーニング手段170について詳細に説明する。クリーニング手段170は、ハウジング171と、ハウジング171から突出するように配設されるクリーニングブレード172を含んで構成されている。クリーニングブレード172は、静電潜像保持体110の回転軸の延在方向に延びる板状のものであって、静電潜像保持体110における1次転写ローラ151による転写位置より回転方向(矢印a方向)下流側で且つ、除電手段160によって除電される位置より回転方向下流側に、先端部(以下、エッジ部という)が圧接されるように設けられている。
クリーニングブレード172は、静電潜像保持体110が所定方向(矢印a方向)に回転することによって、1次転写ローラ151により記録媒体Pに転写されずに静電潜像保持体110上に付着している未転写残留トナーや記録媒体Pの紙粉等の異物を、堰き止めて静電潜像保持体110から除去する。
また、ハウジング171内の底部には、搬送部材173が配設されており、ハウジング171における搬送部材173の搬送方向下流側にはクリーニングブレード172により除去されたトナー粒子(現像剤)をトナー像形成手段140へ供給するための供給搬送手段174の一端が連結されている。そして、供給搬送手段174の他端は現像剤供給手段146へ合流するように連結されている。
このようにクリーニング手段170は、ハウジング171の底部に設けられた搬送部材173の回転に伴い、供給搬送手段174を通じて未転写残留トナー粒子をトナー像形成手段140(第2攪拌室144A)へと搬送し、収容されている現像剤(トナー)とともに攪拌搬送して再利用するトナーリクレームを採用している。
図3は、本発明の画像形成装置の他の好適な一実施形態(第三実施形態)の基本構成を概略的に示す断面図である。図3に示す画像形成装置は、本発明のプロセスカートリッジを備えた構成となっている。
図3に示す画像形成装置200は、画像形成装置本体(図示せず)に脱着可能に配設されるプロセスカートリッジ210と、静電潜像形成手段216と、転写手段220と、定着手段226とを備えている。
プロセスカートリッジ210は、静電潜像形成のための開口部211Aが設けられた筐体211内に静電潜像保持体212と共に、その周囲に帯電手段214、トナー像形成手段218、及びクリーニングブレードを有するクリーニング手段222を取り付けレール(図示せず)により組み合わせて一体化したものである。
一方、静電潜像形成手段216は、プロセスカートリッジ210の筐体211の開口部211Aから静電潜像保持体212に静電潜像形成可能な位置に配置されている。また、転写手段220は静電潜像保持体212に対向する位置に配置されている。
静電潜像保持体212、帯電手段214、静電潜像形成手段216、トナー像形成手段218、転写手段220、クリーニング手段222、定着手段226、及び記録媒体250における個々の詳細については、上記図1の画像形成装置10における静電潜像保持体12、帯電手段14、静電潜像形成手段16、トナー像形成手段18、転写手段20、クリーニング手段22、定着手段26、及び記録媒体50と同様である。
また図3の画像形成装置200を用いた画像形成についても、上記図1の画像形成装置10を用いた画像形成と同様である
以下に、本発明を実施例を挙げてより詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。なお、以下の説明において「部」は「質量部」を意味する。
<トナーの作製>
(1)トナーAの作製
−トナー母粒子の作製−
・ポリエステル樹脂(重量平均分子量Mw=15000、ガラス転移温度=60℃):100部
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3):4部
上記混合物をエクストルーダで混練し、ジェットミルで粉砕した後、風力式分級機で分級し、平均粒子径7.5μmのシアントナー母粒子を得た。
(1)トナーAの作製
−トナー母粒子の作製−
・ポリエステル樹脂(重量平均分子量Mw=15000、ガラス転移温度=60℃):100部
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3):4部
上記混合物をエクストルーダで混練し、ジェットミルで粉砕した後、風力式分級機で分級し、平均粒子径7.5μmのシアントナー母粒子を得た。
−外添剤の添加−
シアントナー母粒子100部と疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.2 部とをヘンシェルミキサーにより混合し、トナーAを得た。
シアントナー母粒子100部と疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.2 部とをヘンシェルミキサーにより混合し、トナーAを得た。
(2)トナーBの作製
−トナー母粒子の作製−
・ポリエステル樹脂(重量平均分子量Mw=15000、ガラス転移温度=60℃):96部
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3):4部
・フィッシャートロプシュワックス(融点92℃):4部
上記混合物をエクストルーダで混練し、ジェットミルで粉砕した後、風力式分級機で分級し、平均粒子径7.5μmのシアントナー母粒子を得た。
−トナー母粒子の作製−
・ポリエステル樹脂(重量平均分子量Mw=15000、ガラス転移温度=60℃):96部
・シアン着色剤(C.I.ピグメントブルー15:3):4部
・フィッシャートロプシュワックス(融点92℃):4部
上記混合物をエクストルーダで混練し、ジェットミルで粉砕した後、風力式分級機で分級し、平均粒子径7.5μmのシアントナー母粒子を得た。
−外添剤の添加−
シアントナー母粒子100部と疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.2 部とをヘンシェルミキサーにより混合し、トナーBを得た。
シアントナー母粒子100部と疎水性シリカ(キャボット社製、TS720)1.2 部とをヘンシェルミキサーにより混合し、トナーBを得た。
<キャリアの作製>
(1)キャリアA1の作製
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(体積平均粒径40μm):100部
・トルエン:14部
・スチレン・メチルメタアクリレート共重合体(共重合比(モル比);スチレン/メチルメタクリレート=2/8、重量平均分子量Mw=10万、ガラス転移温度Tg=80℃):2.0部
・カーボンブラック(R330:キャボット製):0.12部
・ガラスビーズ(直径1mm)14部
フェライト粒子を除く上記成分を、関西ペイント社製サンドミルを用いて1200ppmで30min攪拌し、被覆層形成用溶液を調整した。
(1)キャリアA1の作製
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(体積平均粒径40μm):100部
・トルエン:14部
・スチレン・メチルメタアクリレート共重合体(共重合比(モル比);スチレン/メチルメタクリレート=2/8、重量平均分子量Mw=10万、ガラス転移温度Tg=80℃):2.0部
・カーボンブラック(R330:キャボット製):0.12部
・ガラスビーズ(直径1mm)14部
フェライト粒子を除く上記成分を、関西ペイント社製サンドミルを用いて1200ppmで30min攪拌し、被覆層形成用溶液を調整した。
次に、被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れて、温度を60℃に保持した状態で10分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去することによりフェライト粒子を樹脂で被覆した体積平均粒径40μmのキャリア母粒子を得た。
その後、キャリア母粒子400部と、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径1.0μm)50部とをノビルタNOB130(ホソカワミクロン製)に投入し、1000rpmにて5分間処理した。続いて、得られた粉体を目開き75μmの網で篩分し、キャリアA1を得た。
(2)キャリアA2の作製
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径12.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA2を得た。
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径12.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA2を得た。
(3)キャリアA3の作製
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径8.0μm)10部に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA3を得た。
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径8.0μm)10部に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA3を得た。
(4)キャリアA4の作製
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径8.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA4を得た。
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径8.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA4を得た。
(5)キャリアA5の作製
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン425、東洋ペトロライト社製、融点88℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径8.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA5を得た。
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン425、東洋ペトロライト社製、融点88℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径8.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA5を得た。
(6)キャリアA6の作製
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径5.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA6を得た。
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径5.0μm)に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアA6を得た。
(7)キャリアB1の作製
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径0.5μm)8部に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアB1を得た。
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径0.5μm)8部に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアB1を得た。
(8)キャリアB2の作製
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径15.0μm)8部に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアB2を得た。
キャリアA1の作製において、高級アルコール(ユニリン700、東洋ペトロライト社製、融点110℃)の粉砕・分級品(体積平均粒径15.0μm)8部に変更した以外はキャリアA1の作製と同様にして、キャリアB2を得た。
(9)キャリアB3の作製
キャリアA4の作製において、潤滑剤添加を実施しなかったこと以外はキャリアA4の作製と同様にして、キャリアB3を得た。
キャリアA4の作製において、潤滑剤添加を実施しなかったこと以外はキャリアA4の作製と同様にして、キャリアB3を得た。
<現像剤の調整>
所定量のトナーとキャリアとを、表1に示す組み合わせで混合したものを、V−ブレンダーで、40rpm×20分間攪拌し、212μmの目開きを有するシーブで篩分することにより実施例1〜6、比較例1〜3の現像剤を得た。
なお、画像形成装置本体内の現像剤収容容器に投入する現像剤(初期現像剤)については、トナーとキャリアとの混合比を質量部でトナー:キャリア=8:100とし、カートリッジに充填する現像剤(補給用現像剤)についてはトナーとキャリアとの混合比を質量部でトナー:キャリア=90:10とした。
所定量のトナーとキャリアとを、表1に示す組み合わせで混合したものを、V−ブレンダーで、40rpm×20分間攪拌し、212μmの目開きを有するシーブで篩分することにより実施例1〜6、比較例1〜3の現像剤を得た。
なお、画像形成装置本体内の現像剤収容容器に投入する現像剤(初期現像剤)については、トナーとキャリアとの混合比を質量部でトナー:キャリア=8:100とし、カートリッジに充填する現像剤(補給用現像剤)についてはトナーとキャリアとの混合比を質量部でトナー:キャリア=90:10とした。
<評価>
画像形成装置としては、静電潜像保持体のクリーニング手段としてクリーニングブレードを備え且つトリクル現像方式を採用したFuji Xerox社製Docu Centre Color f450を用いた。そして、初期現像剤を現像剤収容容器に、補給用現像剤をカートリッジに充填した。
画像形成装置としては、静電潜像保持体のクリーニング手段としてクリーニングブレードを備え且つトリクル現像方式を採用したFuji Xerox社製Docu Centre Color f450を用いた。そして、初期現像剤を現像剤収容容器に、補給用現像剤をカートリッジに充填した。
次に、常温・常湿(22℃,55%RH)下にて、A4サイズの記録用紙(210mm×297mm、富士ゼロックスオフィスサプライ社製、P紙)を用いて、画像密度5%の同一画像(画像サイズ;10cm×5cm)を連続10000枚コピーする画像形成テストを実施した。なお、このテストは、定着温度200℃にて実施した。
そして、10枚画像形成後(初期)および10000枚画像形成後における、画像濃度むら、色筋、および、白紙部色点について評価を行った。評価結果をキャリアの諸特性と共に表1に示す。
そして、10枚画像形成後(初期)および10000枚画像形成後における、画像濃度むら、色筋、および、白紙部色点について評価を行った。評価結果をキャリアの諸特性と共に表1に示す。
なお、表1中に示す各評価項目の評価方法および評価基準は以下の通りである。また、表1の「評価」欄中の括弧内の数値は、「濃度むら」については、画像濃度の最大値と最小値との差、「色点」については、10000枚当たりの色筋発生個数、「色点」については、1枚当たりの色点発生個数を表す。
(画像濃度むら評価方法)
10枚画像形成後および10000枚画像形成後のサンプルについて画像濃度測定装置(X−rite938、X−rite社製)により画像濃度を測定した。画像濃度はランダムに10点測定し、最大値と最小値の差を求めた。表1に結果を示す。
評価基準は以下の通りであり、◎、○を実用上問題ないレベルとした。
◎:最大値と最小値の差が0.03以下
○:最大値と最小値の差が0.03を超え0.05以下
△:最大値と最小値の差が0.05を超え0.10以下
×:最大値と最小値の差が0.10を超える
10枚画像形成後および10000枚画像形成後のサンプルについて画像濃度測定装置(X−rite938、X−rite社製)により画像濃度を測定した。画像濃度はランダムに10点測定し、最大値と最小値の差を求めた。表1に結果を示す。
評価基準は以下の通りであり、◎、○を実用上問題ないレベルとした。
◎:最大値と最小値の差が0.03以下
○:最大値と最小値の差が0.03を超え0.05以下
△:最大値と最小値の差が0.05を超え0.10以下
×:最大値と最小値の差が0.10を超える
(色筋)
10000枚画像形成中のサンプルについて、記録用紙に観測される5cm以上の線(給紙方向に平行な線)を色筋とし、その個数をカウントした。評価基準は以下の通りであり、◎、○を実用上問題ないレベルとした。
◎:色筋発生個数が3個未満/10000枚
○:色筋発生個数が3個以上10個未満/10000枚
△:色筋発生個数が10個以上30個未満/10000枚
×:色筋発生個数が30個以上/10000枚
10000枚画像形成中のサンプルについて、記録用紙に観測される5cm以上の線(給紙方向に平行な線)を色筋とし、その個数をカウントした。評価基準は以下の通りであり、◎、○を実用上問題ないレベルとした。
◎:色筋発生個数が3個未満/10000枚
○:色筋発生個数が3個以上10個未満/10000枚
△:色筋発生個数が10個以上30個未満/10000枚
×:色筋発生個数が30個以上/10000枚
(白紙部色点評価方法)
10枚画像形成後および10000枚画像形成後の画像白紙部を目視にて観察し色点の個数をカウントした。評価基準は以下の通りであり、◎、○を実用上問題ないレベルとした。
◎:色点なし
○:色点発生個数が1個以上5個未満/枚
△:色点発生個数が5個以上10個未満/枚
×:色点発生個数が10個以上/枚
10枚画像形成後および10000枚画像形成後の画像白紙部を目視にて観察し色点の個数をカウントした。評価基準は以下の通りであり、◎、○を実用上問題ないレベルとした。
◎:色点なし
○:色点発生個数が1個以上5個未満/枚
△:色点発生個数が5個以上10個未満/枚
×:色点発生個数が10個以上/枚
10、100、200・・・画像形成装置
12、110、212・・・静電潜像保持体
14、120、214・・・帯電手段
16、130、216・・・静電潜像形成手段
18、140、218・・・トナー像形成手段
141・・・現像剤収容容器
146・・・現像剤供給手段
148・・・現像剤排出手段
20、220・・・転写手段
152・・・2次転写ローラ
26、180、226・・・定着手段
28、147・・・カートリッジ
210・・・プロセスカートリッジ
12、110、212・・・静電潜像保持体
14、120、214・・・帯電手段
16、130、216・・・静電潜像形成手段
18、140、218・・・トナー像形成手段
141・・・現像剤収容容器
146・・・現像剤供給手段
148・・・現像剤排出手段
20、220・・・転写手段
152・・・2次転写ローラ
26、180、226・・・定着手段
28、147・・・カートリッジ
210・・・プロセスカートリッジ
Claims (10)
- 磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に付着した潤滑剤を含む粒子とを有し、
前記潤滑剤を含む粒子の体積平均粒径が、前記キャリア母粒子の体積平均粒径の1/50以上1/3以下の範囲内であることを特徴とする静電荷現像用キャリア。 - 磁性粒子と、該磁性粒子表面を被覆する被覆層と、前記磁性粒子および前記被覆層からなるキャリア母粒子表面に固着した潤滑剤を含む材料とを有し、
前記キャリア母粒子表面に固着した前記潤滑剤を含む材料の被覆率が10%以上100%以下であることを特徴とする静電荷現像用キャリア。 - 前記潤滑剤の融点が100℃以上300℃以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用キャリア。
- トナーと請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電荷現像用キャリアとを含む静電荷像現像用現像剤
- 静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して前記静電潜像保持体表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備えた画像形成装置に対して脱着可能であり、
前記トナー像形成手段に供給するための現像剤を収納し、
前記現像剤が請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする静電荷像現像用現像剤カートリッジ。 - 前記トナー像形成手段が、現像剤を収容するための現像剤収容容器と、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を現像剤収容容器に供給するための現像剤供給手段と、前記現像剤収容容器内に収容されている現像剤の一部を排出するための現像剤排出手段と、を備えたことを特徴とする請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤カートリッジ。
- 画像形成装置に対して脱着可能であり、
静電潜像保持体と、現像剤を収納すると共に前記静電潜像保持体表面に形成された静電潜像に前記現像剤を供給してトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像を記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードを有するクリーニング手段とを備え、
前記現像剤が請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記トナー像形成手段が、現像剤を収容するための現像剤収容容器と、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を現像剤収容容器に供給するための現像剤供給手段と、前記現像剤収容容器内に収容されている現像剤の一部を排出するための現像剤排出手段と、を備えたことを特徴とする請求項7に記載のプロセスカートリッジ。
- 静電潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成工程と、現像器に収納された請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤により前記潜像保持体表面に形成された前記潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から記録媒体に転写する転写工程と、トナー像を前記記録媒体に転写した後の前記静電潜像保持体表面を当該表面と接触するクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング工程と、記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
- 前記現像工程が、請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤からなる補給用現像剤を前記現像器へ適宜補給するとともに、前記補給用現像剤の補給により過剰となった前記現像器内の現像剤を前記現像器から回収しながら行われることを特徴とする請求項9に記載の画像形成方法。
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2007
- 2007-06-08 JP JP2007152798A patent/JP2008304772A/ja active Pending
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