JP2011203690A - 電子写真用現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に付着した外添剤を有し、前記トナー母粒子の表面のAl量が0.002atm%以上0.02atm%以下であるトナーと、磁性体粒子及び該磁性体粒子を被覆する被覆樹脂層を有するキャリアであって、前記被覆樹脂層が、有機粒子又は表面に有機層を有する無機粒子であり、体積平均粒子径が80nm以上800nm以下である粒子を含み、該被覆樹脂層を構成する樹脂の溶解度パラメータをSP1、前記有機粒子の溶解度パラメータをSP2、前記有機層の溶解度パラメータをSP3とするとき、下記式(1)及び(2)のいずれか一方を満たすキャリアと、を含む電子写真用現像剤。
10 >|SP1−SP2|> 4 (1)
10 >|SP1−SP3|> 4 (2)
【選択図】なし
Description
例えば、特許文献1では、体積平均粒子径が2μm以上6μm以下の小径トナーと、粒径が異なる大小の無機粒子(外添剤)を特定の含有比で含むトナーを用いて画像形成を行うことで、大径の無機粒子と小径の無機粒子の相乗効果によってトナーの流動性が高くなって摩擦帯電性が向上するとともに現像領域に供給されるトナー密度が上昇することで高濃度の現像が達成されることが開示されている。
トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に付着した外添剤を有し、前記トナー母粒子の表面のAl量が0.002atm%以上0.02atm%以下であるトナーと、
磁性体粒子及び該磁性体粒子を被覆する被覆樹脂層を有するキャリアであって、前記被覆樹脂層が、体積平均粒子径が80nm以上800nm以下の有機粒子又は体積平均粒子径が80nm以上800nm以下の表面に有機層を有する無機粒子を含有し、該被覆樹脂層を構成する樹脂の溶解度パラメータをSP1、前記有機粒子の溶解度パラメータをSP2、前記有機層の溶解度パラメータをSP3とするとき、下記式(1)及び(2)のいずれか一方を満たすキャリアと、
を含む電子写真用現像剤。
10 >|SP1−SP2|> 4 (1)
10 >|SP1−SP3|> 4 (2)
請求項2の発明は、
前記有機粒子及び前記表面に有機層を有する無機粒子の体積平均粒子径が、100nm以上400nm以下である請求項1に記載の電子写真用現像剤。
請求項3の発明は、
前記トナー母粒子の体積平均粒子径が、3.5μm以上5.0μm以下である請求項1又は請求項2に記載の電子写真用現像剤。
請求項4の発明は、
前記トナーと前記キャリアの質量比(トナー:キャリア)が、80:20〜0.5:99.5の範囲内である請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
請求項5の発明は、
前記キャリアの被覆樹脂層を構成する樹脂が、パーフルオロプロピルエチルメタクリレートを含む重合性単量体を重合したものである請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
請求項6の発明は、
前記有機粒子が、ポリテトラフルオロエチレンを含む請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
請求項7の発明は、
前記有機層が、トリエタノールアミンを含む請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
請求項8の発明は、
請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤を収容するとともに、像保持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段に前記電子写真用現像剤を供給し、画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
請求項9の発明は、
像保持体上に形成された静電荷像を請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段、像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段、前記トナー画像の転写後に前記像保持体表面に残留した残留トナーを除去するクリーニング手段、及び前記現像手段に対し、補給用現像剤を供給する現像剤カートリッジから選択される少なくとも1種と、を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項10の発明は、
前記現像剤カートリッジを備え、前記補給用現像剤として請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤を供給する請求項9に記載のプロセスカートリッジ。
請求項11の発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
前記像保持体上に形成された前記静電荷像を請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置。
請求項12の発明は、
前記現像手段に対し、補給用現像剤として請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤を供給する現像剤カートリッジをさらに備えた請求項11に記載の画像形成装置。
請求項2の発明によれば、前記有機粒子又は前記有機層を有する無機粒子の体積平均粒子径が、100nm以上400nm以下でない場合に比べ、画像の転写ムラが抑制される電子写真用現像剤が提供される。
請求項3の発明によれば、前記トナー母粒子の体積平均粒子径が、3.5μm以上5.0μm以下でない場合に比べ、帯電性の低下の抑制、背景へのかぶりや現像器からのトナーこぼれの発生の抑制された電子写真用現像剤が提供される。
請求項4の発明によれば、前記トナーと前記キャリアの質量比(トナー:キャリア)が、80:20〜99.5:0.5の範囲外である場合に比べ、特にトリクル現像に優れた電子写真用現像剤が提供される。
請求項5の発明によれば、前記キャリアの被覆樹脂層を構成する樹脂が、パーフルオロプロピルエチルメタクリレートを含む重合性単量体を重合したものでない場合に比べ、キャリア表面に他の粒子の付着が少なく、帯電性の劣化の少ない電子写真用現像剤が提供される。
請求項6の発明によれば、前記有機粒子が、ポリテトラフルオロエチレンを含まない場合に比べ、転写ムラの発生を抑制できる電子写真用現像剤が提供される。
請求項7の発明によれば、前記無機粒子の表面における有機層が、トリメタノールアミンを含まない場合に比べ、転写ムラの発生を抑制できる電子写真用現像剤が提供される。
請求項8、9、10、11、12の発明によれば、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤を適用しない場合に比べ、画像の転写ムラが抑制される現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る電子写真用現像剤(適宜、現像剤と記す。)は、トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に付着した外添剤を有し、前記トナー母粒子の表面のAl量が0.002atm%以上0.02atm%以下であるトナーと、磁性体粒子及び該磁性体粒子を被覆する被覆樹脂層を有するキャリアであって、前記被覆樹脂層が、体積平均粒子径が80nm以上800nm以下である有機粒子又は体積平均粒子径が80nm以上800nm以下である表面に有機層を有する無機粒子を含み、該被覆樹脂層を構成する樹脂の溶解度パラメータをSP1、前記有機粒子の溶解度パラメータをSP2、前記有機層の溶解度パラメータをSP3とするとき、下記式(1)及び(2)のいずれか一方を満たすキャリアと、を含む。
10 >|SP1−SP2|> 4 (1)
10 >|SP1−SP3|> 4 (2)
(1)被覆樹脂と分散された有機粒子あるいは無機粒子の表面処理剤のSP値の差は大きいため馴染みが悪く、粒子が脱離しやすい。
(2)本発明におけるトナーの表面はイオン架橋が少なく(Al量が少ない)、表面の弾性が低いことから表面に粒子が付着しやすい。
キャリアの被覆樹脂から離脱した有機粒子あるいは表面処理された無機粒子が付着した劣化トナーは、初期トナーと付着力の差が小さくなることから、高パイルハイトの画像であってもムラなく転写されると推察される。
本実施形態に係る現像剤に含まれるトナーは、トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に付着した外添剤を有し、前記トナー母粒子の表面のAl量が0.002atm%以上0.02atm%以下である。
トナー母粒子の表面のAl量が0.002atm%未満の場合は、現像器のストレスによる外添剤の埋没が大きく、転写維持性が確保されない。Al量が0.02atm%を超える場合は、トナー母粒子の表面が硬過ぎて、キャリアの被覆樹脂層から離脱した粒子が積極的に移行しない。
なお、本実施形態におけるトナー母粒子の表面のAl量の同定方法については実施例で説明する。
トナー母粒子は、少なくとも結着樹脂を含み、必要に応じて、離型剤、着色剤、他の添加剤を含有する。
トナー母粒子を構成する結着樹脂としては、非晶性樹脂が挙げられる。また、結着樹脂は非晶性樹脂とともに結晶性樹脂を併用してもよい。
重量平均分子量及び数平均分子量が上記範囲内にあると、低温定着性と耐ホットオフセット性、ドキュメント保存性を両立が容易となる。
非晶性ポリエステル樹脂の酸価は、原料の多価カルボン酸と多価アルコールの配合比と反応率により、ポリエステルの末端のカルボキシル基を制御することによって調整される。あるいは多価カルボン酸成分として無水トリメリット酸を使用することによってポリエステルの主鎖中にカルボキシル基を有するものが得られる。
非晶性樹脂のガラス転移温度が上記範囲内にあると、貯蔵中又は現像器中におけるトナーのブロッキング(トナーの粒子が凝集して塊になる現象)が阻止され、トナーの定着温度が低く抑えられる。
非晶性樹脂の軟化点が上記範囲内にあると、定着後及び保管時のトナー及びトナーの画像安定性(折り曲げ時の画像欠け/割れなどの画質欠陥)に優れ、低温定着性にも優れる。
非晶性樹脂の軟化点は、フローテスター(島津社製:CFT−500C)、予熱:80℃/300sec、プランジャー圧力:0.980665MPa、ダイサイズ:1mmΦ×1mm、昇温速度:3.0℃/minの条件下における溶融開始温度と溶融終了温度との中間温度を指す。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」なる記述は、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含むことを意味するものである。
なお結晶性の樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、本実施形態においては、最大のピークをもって融点とみなす。
重量平均分子量及び数平均分子量が上記範囲内にあると、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立が容易となる。
結晶性樹脂の含有率が上記範囲にあると、定着画像の強度、特に引っかき強度が高く、傷がつき難くなり、また、結晶性樹脂由来のシャープメルト性が得られ、低温定着性を確保しつつ、耐トナーブロッキング性及び画像保存性が奏される。
更に、コア部は、結晶性樹脂と非晶性樹脂とを含むことが、結晶性樹脂と非晶性樹脂が相溶することで保管性が良化する観点から好適である。
シェル部における結晶性樹脂と非晶性樹脂の含有比率は、質量比で、結晶性樹脂:非晶性樹脂=0:100〜2:98であることが望ましく、0:100〜1:99以下であることがより望ましく、0:100〜0.5:99.5であることが更に望ましい。
本実施形態に係るトナー母粒子に用いられる離型剤としては、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークが50℃以上140℃の範囲内にある物質を用いることが望ましい。主体極大ピークが上記範囲内にあると、定着時にオフセットの発生を抑え、且つ画像表面の平滑性が良好で光沢性に優れる。
離型剤の含有率が上記範囲にあると、長期使用においても安定的な帯電性が示され、且つ画像表面の平滑性が良好で光沢性に優れる。
本実施形態に係るトナー母粒子に用いる着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色剤が挙げられ、目的に応じて選択される。着色剤としては、公知の有機、もしくは、無機の顔料や染料、又は油溶性染料を使用しうる。
黄色顔料としては、例えば、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等が挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等が挙げられる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどが挙げられる。また、これらを混合し、更には固溶体の状態で使用される。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・式(1)
上記式(1)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
本実施形態に係るトナーは、混錬粉砕法や、湿式法のいずれで作製してもよく、特に限定されない。例えば、混錬粉砕法では、まず、トナー構成物を混合した後、ニーダー、押し出し機などを用いて上記材料を溶融混練する。この後溶融混錬物を粗粉砕した後、ジェットミル等で微粉砕し、風力分級機により、目的とする粒径のトナー粒子を得る。さらに、外添剤を外添し、最終的なトナーを完成させる。
また、トナーの製造において原料粒子の凝集を伴う工程が2回以上の場合(例えば、凝集粒子形成工程と、被覆層形成工程とを実施する場合)には、少なくともいずれかの工程において用いられる凝集剤として、Al元素を含む凝集剤が用いられる。
本実施形態では、Al元素を含む凝集剤の添加量を調整することで、トナー母粒子の表面におけるAl量が、0.002atm%以上0.02atm%以下に制御される。
次に、凝集粒子形成工程等の各工程についてより詳細に説明する。
凝集粒子形成工程においては、樹脂粒子分散液の他に、通常は着色剤分散液を加え、必要に応じて添加されるその他の分散液(例えば、離型剤を分散させた離型剤分散液等)を少なくとも混合して得られた原料分散液に対して、凝集剤を更に添加して加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお、樹脂粒子が結晶性ポリエステル等の結晶性樹脂である場合には、結晶性樹脂の融解温度の温度で、且つ、融解温度以下の温度にて加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
前記凝集粒子形成工程に用いられる凝集剤は、原料分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、すなわち無機金属塩の他、2価以上の金属錯体を好適に用いる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上するため特に望ましい。
ここで、Al元素を含む凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム等の上記に列挙したものを利用する。
凝集粒子形成工程を経た後には、必要であれば被覆層形成工程を実施してもよい。被覆層形成工程では、上記した凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、被覆層形成用の樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、いわゆるコア/シェル構造を有するトナーを得る。
凝集粒子形成工程、あるいは、凝集粒子形成工程及び被覆層形成工程を経た後に実施される融合工程は、これらの工程を経て形成された凝集粒子を含む懸濁液のpHを6.5以上10以下の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。なお、第2の(Al)1/(Al)2の値制御方法を利用する場合、懸濁液のpHは前述した範囲で選択するが、第2の(Al)1/(Al)2の値制御方法を利用する場合、懸濁液のpHは9以上10以下の範囲内に調整される。
そして、凝集の進行を停止させた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。なお、結着樹脂として結晶性樹脂を用いている場合には、結着樹脂の融解温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
凝集粒子の融合工程を終了した後、任意の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て所望のトナー粒子を得るが、洗浄工程は帯電性を考慮すると、イオン交換水で置換洗浄することが望ましい。また、固液分離工程には特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好適である。さらに、乾燥工程も特に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が望ましく用いられる。
外添剤としては、特に限定されず、以下の無機粒子や有機粒子が挙げられる。
無機粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セイウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げられる。
無機粒子の1次粒子径は、1nm以上1000nm以下が望ましく、その添加量は、トナー100質量部に対して0.01質量部以上20質量部以下の割合で外添するのが望ましい。
より望ましくは0.1質量部以上5質量部以下である。
本実施形態に係るトナーには、上記成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤等の種々の成分を添加しうる。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
本実施形態に係る現像剤に含まれるキャリアは、磁性体粒子及び該磁性体粒子を被覆する被覆樹脂層を有し、前記被覆樹脂層が、体積平均粒子径が80nm以上800nm以下である有機粒子又は体積平均粒子径が80nm以上800nm以下である表面に有機層を有する無機粒子を含み、該被覆樹脂層を構成する樹脂の溶解度パラメータをSP1、有機粒子の溶解度パラメータをSP2、無機粒子の表面における有機層の溶解度パラメータをSP3とするとき、下記式(1)及び(2)のいずれか一方を満たすキャリアである。
10 >|SP1−SP2|> 4 (1)
10 >|SP1−SP3|> 4 (2)
磁性体粒子としては、特に制限はなく、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、又は、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
磁性体粒子の体積平均粒子径は、10μm以上50μm以下であることが望ましい。
磁性体粒子を被覆する被覆樹脂層は、樹脂及び体積平均粒子径が80nm以上800nm以下である有機粒子又は体積平均粒子径が80nm以上800nm以下である表面に有機層を有する無機粒子を含む層であり、該被覆樹脂層を構成する樹脂の溶解度パラメータをSP1、有機粒子の溶解度パラメータをSP2、有機層の溶解度パラメータをSP3とするとき、上記式(1)及び(2)のいずれか一方を満たすキャリアである。
[上記式中、Eは分子凝集エネルギー(cal/mol)で、E=Σeiで表される。なお、eiは蒸発エネルギーである。また、Vは分子容(cm3/mol)で、V=Σvi(vi:モル体積)で表される。]
熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂;アミノ樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂;エポキシ樹脂、等が挙げられる。中でも特に含フッ素系樹脂が転写ムラの発生の抑制の点から好ましい。
本実施形態に係る現像剤は、上記トナーとキャリアとを混合して作製される。トナーとキャリアの混合比(質量比、トナー:キャリア)は、適度な帯電量と狭い帯電量分布を得るという観点から、5:95〜20:80の範囲内であることが望ましく、8:92〜12:88の範囲内であることがさらに望ましい。
また、本実施形態に係る現像剤を、いわゆるトリクル現像方式の補給用現像剤として用いる場合は、前述のキャリアの混合比は80:20〜99.5:0.5の範囲内であることが望ましく、90:10〜98:2の範囲内であることがさらに望ましい。トナーとキャリアを上記質量比で含む現像剤を現像装置に供給して現像を行えば、現像装置に供給されたキャリアの樹脂被覆層から粒子が継続的に離脱し、劣化トナーの表面に付着することになる。
次に、本実施形態に係る現像剤を用いた本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、前記像保持体上に形成された前記静電荷像を前記電子写真用現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を被転写体上に転写する転写手段と、を有する。本実施形態に係る画像形成装置は、必要に応じて他の手段、例えば、紙等の被転写体上に転写したトナー像を定着させる定着手段、前記像保持体をクリーニング部材で摺擦して転写残留成分を除去し、清掃する清掃手段等のその他の手段を備えていてもよい。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、現像剤カートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含む現像剤が供給される。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、像保持体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
電子写真用現像剤を収容した現像剤カートリッジ8Y、8M、8C、8Kを採用し、現像剤カートリッジ内に収納されている現像剤が少なくなった場合には、この現像剤カートリッジが交換される。
像保持体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した像保持体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、像保持体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が像保持体1Yの表面に形成される。
このようにして像保持体1Y上に形成された静電潜像は、像保持体1Yの走行に従って予め定めた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、像保持体1Y上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(トナー像)化される。
一方、像保持体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、像保持体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
現像剤カートリッジとしては、本実施形態の電子写真用現像剤を収容するとともに、像保持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段に前記電子写真用現像剤を供給し、画像形成装置に着脱される構成が挙げられる。現像剤カートリッジ内に収納されている現像剤が少なくなった場合には、この現像剤カートリッジが交換される。これにより、初期のキャリアが現像装置に継続的に供給され、転写ムラが長期にわたって抑制されることになる。
プロセスカートリッジとしては、像保持体上に形成された静電荷像を本実施形態の電子写真用現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段、像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段、前記トナー画像の転写後に前記像保持体表面に残留した残留トナーを除去するクリーニング手段、及び前記現像手段に対し、補給用現像剤を供給する現像剤カートリッジから選択される少なくとも1種と、を備え、画像形成装置に着脱される構成が挙げられる。特に、現像剤カートリッジを備え、補給用現像剤として本実施形態の電子写真用現像剤を供給するプロセスカートリッジ好適である。これにより、初期のキャリアが現像装置に継続的に供給され、転写ムラが長期にわたって抑制されることになる。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。
−非晶性ポリエステル樹脂(A1)及び非晶性樹脂粒子分散液(a1)の調製−
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン15モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン85モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸20モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間から20時間共縮重合反応させた。その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂(A1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは65000、ガラス転移温度Tgは65℃であった。
加熱乾燥した3口フラスコに、1、9−ノナンジオール45モル部と、ドデカンジカルボン酸55モル部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.05モル部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で2時間攪拌を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂(B1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは25000、融点Tmは73℃であった。
その後、非晶性樹脂分散液(A1)の作製と同じ条件にて高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)を用い、結晶性樹脂粒子分散液(b1)を得た。
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1000部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンSC(第一工業製薬):150部
・イオン交換水:4000部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(シアン顔料)粒子を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)粒子の体積平均粒子径は0.15μm、着色剤粒子濃度は20%であった。
・マゼンタ顔料(C.I.PigmentRed 122:(クラリアント製) ):1000部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬):150部
・イオン交換水:4000部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(マゼンタ顔料)粒子を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(マゼンタ顔料)粒子の体積平均粒子径は0.15μm、着色剤粒子濃度は20%であった。
・イエロー顔料(C.I.PigmentYellow 74:(クラリアント社製)):1000部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬):150部
・イオン交換水:4000部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(イエロー顔料)粒子を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(イエロー顔料)粒子の体積平均粒子径は0.15μm、着色剤粒子濃度は20%であった。
・ワックス(WEP−2、日本油脂社製):100部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンSC(第一工業製薬):2部
・イオン交換水:300部
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒子径が200nmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤粒子分散液(1)(離型剤濃度:20質量%)を調製した。
・非晶性樹脂粒子分散液(a1):340部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):160部
・着色剤粒子分散液(c):50部
・離型剤粒子分散液(1):60部
・硫酸アルミニウム(和光純薬社製):5部
・界面活性剤水溶液:10部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
続いて、ニトリロ3酢酸Na塩(中部キレスト社製、キレスト70)を全液の3%となるように添加した。その後1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、2.0時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー母粒子A−cを得た。
添加するニトリロ3酢酸Na塩を全液の1%とした以外はトナー母粒子Aと同様にしてトナー母粒子B−c、B−m、B−yを作製した。
添加するニトリロ3酢酸Na塩を全液の8%とした以外はトナー母粒子Aと同様にしてトナー母粒子C−c、C−m、C−yを作製した。
ニトリロ3酢酸Na塩添加しないこと以外はトナー母粒子Aと同様にしてトナー母粒子D−c、D−m、D−yを作製した。
添加するニトリロ3酢酸Na塩を全液の15%とした以外はトナー母粒子Aと同様にしてトナー母粒子E−c、E−m、E−yを作製した。
・非晶性樹脂粒子分散液(a1):340部
・着色剤粒子分散液(c):50部
・離型剤粒子分散液(1):60部
・硫酸アルミニウム(和光純薬社製):5部
・界面活性剤水溶液:10部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
他はトナー母粒子Aと同様にしてトナー母粒子F−c、F−m、F−yを作製した。(結晶性樹脂なしトナー)
・トナー母粒子A−c:100質量部
・シリコーンオイルで処理された体積平均粒径40nmの気層法シリカ:1.5質量部
・HMDS(ヘキサメチルジシラザン)で処理された体積平均粒径150nmのゾルゲルシリカ:2.0質量部
上記トナー母粒子A−cと外添剤をヘンシェルミキサーで混合し、トナーを得た。
他のトナー母粒子についても同様にして外添剤と混合し、トナー(TN−A−c〜TN−F−yを得た。
0.2質量%の界面活性剤(ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、和光純薬工業製)水溶液40mlにトナーを2g分散させた後、日本精機社製のUltrasonic Generator model US−300TCVPで出力60W、周波数20kHz、60minの条件で超音波振動を作用させトナー表面から外添剤を除去する。更に分散液中に残ったトナーを濾取し、X線光電子分光分析(ESCA)によりトナー中のアルミニウム元素の含有量を定量した。
本実施形態における、ESCAの装置および測定条件は、下記の通りである。
・使用装置:PHI社(Physical Electronics Industries,Inc.)製 1600S型 X線光電子分光装置
・測定条件:X線源 MgKα(400W)
・分光領域:直径800μm
−被覆樹脂層形成用分散液1の調製−
パーフルオロプロピルエチルメタクリレート/メチルメタクリレート(MMA)共重合体(共重合比30:70/分子量120000)のトルエン溶液(固形分濃度10%) 900質量部
トリエタノールアミンで表面処理をした300nmのシリカ粒子 10質量部
シリカ粒子をトリエタノールアミンで表面処理された体積平均粒子径80nmのシリカ粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液1と同様にして被覆樹脂層形成用分散液2を作製した。
ユーピロンPC−Z300(三菱ガス化学社製)のトルエン溶液(固形分濃度10%) 900質量部
体積平均粒子径700nmのPTFE粒子 10質量部
上記材料を被覆樹脂層形成用分散液1と同様の方法で処理し、被覆樹脂層形成用分散液3を作製した。
シリカ粒子をトリエタノールアミンで表面処理された体積平均粒子径100nmのシリカ粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液1と同様にして被覆樹脂層形成用分散液4を作製した。
シリカ粒子をトリエタノールアミンで表面処理された体積平均粒子径400nmのシリカ粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液1と同様にして被覆樹脂層形成用分散液5を作製した。
シクロヘキシルメタクリレートのトルエン溶液(固形分濃度10%) 900質量部
体積平均粒子径300nmのPTFE粒子 10質量部
上記材料を被覆樹脂層形成用分散液1と同様の方法で処理し、被覆樹脂層形成用分散液6を作製した。
PTFE粒子を体積平均粒子径300nmのメラミン粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液3と同様にして被覆樹脂層形成用分散液7を作製した。
PTFE粒子をHMDSで処理した体積平均粒子径80nmのシリカ粒子以外は被覆樹脂層形成用分散液3と同様にして被覆樹脂層形成用分散液8を作製した。
PTFE粒子を体積平均粒子径600nmのメラミン粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液3と同様にして被覆樹脂層形成用分散液9を作製した。
トリエタノールアミンで表面処理をした体積平均粒子径50nmのシリカ粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液1と同様にして被覆樹脂層形成用分散液10を作製した。
シリカ粒子を体積平均粒子径1000nmのPTFE粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液1と同様にして被覆樹脂層形成用分散液11を作製した。
トリエタノールアミンで表面処理をした体積平均粒子径300nmのシリカ粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液3と同様にして被覆樹脂層形成用分散液12を作製した。
シリカ粒子を体積平均粒子径300nmのメラミン粒子とした以外は被覆樹脂層形成用分散液1と同様にして被覆樹脂層形成用分散液13を作製した。
磁性芯材を1000質量部、被覆樹脂層形成用分散液1を250質量部の割合でニーダーに投入し、常温で20分混合した。その後、70℃に加熱して減圧乾燥した後、取り出し、樹脂被覆キャリアを得た。さらに得られた樹脂被覆キャリアを75μm目開きのメッシュでふるい、粗粉を除去してキャリアCA−Aを得た。
被覆樹脂層形成用分散液1に代えて被覆樹脂層形成用分散液2〜13を用い、CA−Aの作製と同様にして表2に示すCA−B〜CA−Mを得た。
SP値については前記した、Fedorsの式、及び、「接着の基礎理論 井本稔著 高分子刊行会発行 第5章」に記載のei及びvi値を用いて、被覆樹脂層を構成する樹脂の溶解度パラメータSP1、有機粒子(PTFE、メラミン)の溶解度パラメータSP2、無機粒子(シリカ粒子)表面の有機層(表面処理剤)の溶解度パラメータSP3をそれぞれ求めた。
TN−A−c 8質量部
CA−A 92質量部
上記材料をVブレンダーに入れ20分間撹拌し、シアン現像剤を調製した。
マゼンタ現像剤、イエロー現像剤についても同様に作製した。
TN−A−c 100質量部
CA−A 15質量部
上記材料をカートリッジに充填しシアン補給用現像剤を調製した。
マゼンタ現像剤、イエロー現像剤についても同様に作製した。
実機評価はまず画像密度各色5%(Cin100%)で10枚出力し、初期転写効率測定とΔE測定時のリファレンスとなる画像出力を実施した。次いで画像密度各色0.5%(Cin100%)で100000枚出力し、転写効率測定及び、ΔE測定画像を出力した。最後に画像密度を各色25%(Cin80%)で200枚出力した後、転写効率測定及びΔE測定画像を出力した。
転写効率:Y/M/C各色を2cm×5cm、Cin80%のパッチを出力し、像保持体上に画像が現像された状態で評価機を止め、像保持体上の現像トナー量を測定した(DMAy/DMAm/DMAc)。次に、再度同様のパッチを出力し、定着前に評価機を止め、紙上のトナー量を測定した(TMA)。
転写効率=100−[(DMAy+DMAm+DMAc−TMA)/(DMAy+DMAm+DMAc)]×100
バラツキ=((ΣΔE2)/4)1/2
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 像保持体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K 現像剤カートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
P、300 記録紙(被転写体)
Claims (12)
- トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に付着した外添剤を有し、前記トナー母粒子の表面のAl量が0.002atm%以上0.02atm%以下であるトナーと、
磁性体粒子及び該磁性体粒子を被覆する被覆樹脂層を有するキャリアであって、前記被覆樹脂層が、体積平均粒子径が80nm以上800nm以下の有機粒子又は体積平均粒子径が80nm以上800nm以下の表面に有機層を有する無機粒子を含有し、該被覆樹脂層を構成する樹脂の溶解度パラメータをSP1、前記有機粒子の溶解度パラメータをSP2、前記有機層の溶解度パラメータをSP3とするとき、下記式(1)及び(2)のいずれか一方を満たすキャリアと、
を含む電子写真用現像剤。
10 >|SP1−SP2|> 4 (1)
10 >|SP1−SP3|> 4 (2) - 前記有機粒子及び前記表面に有機層を有する無機粒子の体積平均粒子径が、100nm以上400nm以下である請求項1に記載の電子写真用現像剤。
- 前記トナー母粒子の体積平均粒子径が、3.5μm以上5.0μm以下である請求項1又は請求項2に記載の電子写真用現像剤。
- 前記トナーと前記キャリアの質量比(トナー:キャリア)が、80:20〜0.5:99.5の範囲内である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
- 前記キャリアの被覆樹脂層を構成する樹脂が、パーフルオロプロピルエチルメタクリレートを含む重合性単量体を重合したものである請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
- 前記有機粒子が、ポリテトラフルオロエチレンを含む請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
- 前記有機層が、トリエタノールアミンを含む請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の電子写真用現像剤。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤を収容するとともに、像保持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段に前記電子写真用現像剤を供給し、画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
- 像保持体上に形成された静電荷像を請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段、像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段、前記トナー画像の転写後に前記像保持体表面に残留した残留トナーを除去するクリーニング手段、及び前記現像手段に対し、補給用現像剤を供給する現像剤カートリッジから選択される少なくとも1種と、を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 前記現像剤カートリッジを備え、前記補給用現像剤として請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤を供給する請求項9に記載のプロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
前記像保持体上に形成された前記静電荷像を請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置。 - 前記現像手段に対し、補給用現像剤として請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電子写真用現像剤を供給する現像剤カートリッジをさらに備えた請求項11に記載の画像形成装置。
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