JP2012068522A - 現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明におけるキャリア及びトナーを用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持された現像剤を提供する。
【解決手段】ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であるトナーと、磁性粉及び樹脂を含むコア上に、第1の樹脂膜、及び導電性を有する第2の樹脂膜をこの順に有するキャリアと、を含む現像剤である。
【選択図】なし

Description

本発明は、現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。
金属光沢のごとき輝きを有する画像を形成する目的から、トナーを含む現像剤が用いられている。
例えば、特許文献1には、平板状のガラスフレークに銀をコーティングした光輝性顔料を内添した着色剤を含むトナーが提案されている。
また、特許文献2には、電子写真法による導体パターン形成用の現像剤に用いられる金属トナーであって、金属粒子が表面処理剤の薄膜層で被覆されている金属トナーが提案されている。
また、特許文献3には、光反射材を含むトナーが提案されており、この光反射材として、金属粉、合金粉、フレーク状の金属粉、フレーク状の合金粉、金属により被覆されたフレーク状の粉体、金属ペースト、及び合金ペーストからなる群より選ばれる1種以上とすることが提案されている。
また、特許文献4には、膜厚1nm以上10nm以下で、長手方向80nm以上1500nm以下の金属箔を着色剤として含むトナーが提案されている。
また、特許文献5には、金属粉、無機化合物粉、またはこれらの混合原料粉のいずれかを回路形成用トナー粉として用い、このトナー粉と共に用いるキャリアとして、芯材粒子の粒子表面にアミノ基含有ポリマーを含有するアクリル樹脂組成物を用いた樹脂被覆層を有する構成のキャリアを用いることが提案されている。
特開2003−207941号公報 特開2003−270846号公報 特開2004−061822号公報 特開2009−217053号公報 特開2009−244573号公報
本発明の目的は、本発明におけるキャリア及びトナーを用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持された現像剤を提供することにある。
上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であるトナーと、磁性粉及び樹脂を含むコア上に、第1の樹脂膜、及び導電性を有する第2の樹脂膜をこの順に有するキャリアと、を含む現像剤である。
請求項2に係る発明は、前記第1の樹脂膜の平均膜厚が、前記第2の樹脂膜の平均膜厚以上である請求項1に記載の現像剤である。
請求項3に係る発明は、前記第2の樹脂膜が前記第2の樹脂膜が第1の樹脂より低硬度である請求項1または請求項2に記載の現像剤である。
請求項4に係る発明は、前記トナーは、顔料粒子を含有し、前記トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長く、且つ前記トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、観察される全顔料粒子のうち、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が観察される全含量粒子のうち60%以上である請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の現像剤である。
請求項5に係る発明は、前記平均最大厚さCと前記平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.500以下の範囲にある請求項4に記載の現像剤である。
請求項6に係る発明は、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の現像剤を収容したトナーカートリッジである。
請求項7に係る発明は、像保持体、被帯電部材を帯電する帯電装置、被形成部材に静電潜像を形成する潜像形成装置、及びトナー像を被記録体へ転写する転写装置のうちの少なくとも1つと、静電潜像を請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の現像剤に含まれるトナーによってトナー像として現像する現像装置と、を備えたプロセスカートリッジである。
請求項8に係る発明は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電装置と、前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記静電潜像を請求項1〜請求項5に記載の現像剤に含まれるトナーによりトナー像として現像する現像装置と、前記像保持体に形成された前記トナー像を被記録体へ転写する転写装置と、を有する画像形成装置である。
請求項1に係る発明によれば、本発明におけるキャリア及びトナーを用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、抵抗変化が抑制され、現像量が安定し
繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持される現像剤が提供される。
請求項2に係る発明によれば、第1の樹脂膜の平均膜厚が、第2の樹脂膜の平均膜厚未満である場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、第1の樹脂膜の厚みにより、トナー成分によるキャリア汚染や表面劣化が抑制され、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が更に維持される現像剤が提供される。
請求項3に係る発明によれば、第2の樹脂膜の硬度が第1の樹脂膜より高硬度である場合に比べて、トナー粒子に対する機械的ストレスが抑制され、トナー構造が維持される。更に、トナー成分がキャリア表面に移行した場合も、第1の樹脂層で留まるため、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が更に維持される現像剤が提供される。
請求項4及び請求項5に係る発明によれば、本発明におけるトナーを用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が更に維持される。
請求項6に係る発明によれば、本発明における現像剤を用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持されるトナーカートリッジが提供される。
請求項7に係る発明によれば、本発明における現像剤を用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持されるプロセスカートリッジが提供される。
請求項8に係る発明によれば、本発明における現像剤を用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持される画像形成装置が提供される。
本実施形態に係るトナーを概略的に示す断面図である。 本実施形態が適用された画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
≪現像剤≫
本実施の形態に係る現像剤は、トナーとキャリアとを含むに二成分現像剤である。
本実施の形態の現像剤に含まれるトナーは、光輝性を有し、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下のトナーである。ここで「光輝性」とは、該トナーによって形成された画像を視認した際に金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
また、本実施の形態の現像剤に含まれるキャリアは、磁性粉及び樹脂を含むコア上に、第1の樹脂膜、及び導電性を有する第2の樹脂膜をこの順に有するキャリアである。
本実施の形態における現像剤は、上記構成とされていることで、本実施の形態におけるトナー及びキャリアを用いない場合に比べて、トナーに含まれる顔料がトナーの外部に露出したりトナーから脱落したりすることが抑制されると考えられる。このため、本実施の形態における現像剤は、本実施の形態におけるトナー及びキャリアを用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持されると考えられる。
以下、各成分の詳細について説明する。
<トナー>
上述のように、本実施形態に係るトナーは、光輝性を有し、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下のトナーである。
比(A/B)が2以上であるとは、入射光が入射する側(角度−側)への反射よりも入射する側とは反対側(角度+側)への反射が多いことを表し、即ち入射した光の乱反射が抑制されていることを表す。入射した光が様々な方向へ反射する乱反射が生じた場合、その反射光を目視にて確認すると色がくすんで見える。そのため、比(A/B)が2未満である場合、その反射光を視認しても光沢が確認できず光輝性に劣ると考えられる。
一方、比(A/B)が100を超えると、反射光を視認し得る視野角が狭くなり過ぎ、正反射光成分が大きいために見る角度によって黒っぽく見えてしまうと考えられる。また、比(A/B)が100を超えるトナーは、製造も困難である。
なお、上記比(A/B)は、更に20以上90以下であることがより好ましく、40以上80以下であることが特に好ましい。
・変角光度計による比(A/B)の測定
ここで、まず入射角および受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。
また、受光角を−30°および+30°するのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
次いで、比(A/B)の測定方法について説明する。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を以下の方法により形成する。試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cmにて、トナー載り量が4.5g/cmのベタ画像を形成する。尚、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。尚、反射率Aおよび反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(A/B)が算出される。
なお、このトナーにおける上記A/B比の測定の際には、現像剤に含まれるキャリアとしては、マグネタイトなど磁性粉含有の樹脂キャリアを重合反応により得て、コア粒子とした後、第1、2層として、第1層の方が第2層より高硬度の被覆樹脂を有するキャリアを測定用に用いた。具体的に被覆樹脂は、エポキシ樹脂とアミノ系硬化剤で得られる第一層とスチレンメタクリレート共重合体樹脂から得たものを用いた。
<トナーの構成>
本実施形態に係るトナーは、前述の比(A/B)を満たす観点から下記(1)乃至(3)の要件を満たすことが好ましい。
(1)トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い
(2)トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、観察される全顔料粒子のうち、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全含量粒子のうち60%以上である
ここで、図1に上記(1)〜(2)の要件を満たすトナーを概略的に示す断面図を示す。尚、図1に示す概略図は、トナーの厚さ方向への断面図である。
図1に示すトナー2は、厚さLよりも円相当径が長い扁平状のトナーであり、鱗片状の顔料粒子4を含有している。
図1に示すごとく、トナー2が厚さLよりも円相当径が長い扁平状であると、画像形成の現像工程や転写工程において、トナーが像保持体や中間転写体、記録媒体等に移動する際、このトナーの電荷を最大限打ち消すように移動する傾向にあるため、付着する面積が最大となるようトナーが並ぶと考えられる。即ち、最終的にトナーが転写される記録媒体上において、扁平状のトナーはその扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。また画像形成の定着工程においても、定着する際の圧力によって、扁平状のトナーはその扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。
そのため、このトナー中に含有される鱗片状の顔料粒子のうち上記(3)に示される「トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たす顔料粒子は、面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。こうして形成された画像に対し光を照射した場合には、入射光に対して乱反射する顔料粒子の割合が抑制されるため、前述の比(A/B)の範囲が達成されるものと考えられる。
次いで、本実施形態に係るトナーの組成について説明する。
−顔料−
本実施形態に係るトナーに用いられる、光輝性を有する顔料粒子としては、例えば、以下のものが用いられる。アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粉末、酸化チタンや黄色酸化鉄を被覆した雲母、硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩などの被覆薄片状無機結晶基質、単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、酸オキシ塩化ビスマス、天然グアニン、薄片状ガラス粉、金属蒸着された薄片状ガラス粉など、光輝性を有するものならば特に制限はない。
本実施形態に係るトナーにおける、前記顔料の含有量としては、後述の結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上70質量部以下が好ましく、5質量部以上50質量部以下がより好ましい。
−結着樹脂−
本実施形態に用いられる結着樹脂としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂;ポリスチレン、α−ポリメチルスチレン等のスチレン系樹脂;ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂およびこれらの共重合樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
以下においては、特に好ましく用いられるポリエステル樹脂について説明する。
本実施形態に係るポリエステル樹脂とは、例えば、主として多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
前記多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類が挙げられ、これらの多価カルボン酸が1種または2種以上用いられる。
これら多価カルボン酸の中でも、芳香族カルボン酸を用いることが好ましく、また良好なる定着性を確保するために架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。
前記多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、などの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールの1種または2種以上が用いられる。
これら多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより好ましい。また、より良好なる定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
本実施形態に係るトナーは、前述の通り、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。また結晶性ポリエステル樹脂のうち、芳香族結晶性樹脂は一般に後述の融点範囲よりも高いものが多いため、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
本実施形態に係るトナー中における結晶性ポリエステル樹脂の含有量としては、2質量%以上30質量%以下が好ましく、4質量%以上25質量%以下がより好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、50℃以上100℃以下の範囲であることが好ましく、55℃以上95℃以下の範囲であることが好ましく、60℃以上90℃以下の範囲であることがより好ましい。
なお、本実施形態に係る「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry;以下、「DSC」と略記することがある)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを指す。また、結晶性ポリエステル樹脂は、その主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50質量%以下の場合は、この共重合体も結晶性ポリエステルと呼ぶ。
前記結晶性ポリエステル樹脂は、酸(ジカルボン酸)成分とアルコール(ジオール)成分とから合成されるものであり、下記において、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂において、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。
〔酸由来構成成分〕
前記酸由来構成成分となるための酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが本実施形態に係る結晶性ポリエステル樹脂における酸由来構成成分としては、直鎖型の脂肪族ジカルボン酸が望ましい。
例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。これらの中では、アジピン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸が好ましい。
酸由来構成成分としては、その他として2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分等の構成成分を含有していてもよい。
上記スルホン基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が好ましい。
これらの脂肪族ジカルボン酸由来構成成分以外の酸由来構成成分(2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分および/またはスルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分)の、酸由来構成成分における含有量としては、1構成モル%以上20構成モル%以下が好ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより好ましい。
なお、本明細書において「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における酸由来構成成分全体中の当該酸由来構成成分、または、アルコール由来構成成分全体中の当該アルコール構成成分を、各1単位(モル)としたときの百分率を指す。
〔アルコール由来構成成分〕
アルコール由来構成成分となるためのアルコールとしては、脂肪族ジオールが望ましく、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9―ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、などが挙げられるが、この限りではない。これらの中でも、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
本実施形態において、ポリエステル樹脂の分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatography)により測定し、算出した。具体的には、GPCは東ソー(株)製HLC−8120を使用し、カラムは東ソー製TSKgel SuperHMーM(15cm)を使用し、ポリエステル樹脂をTHF溶媒で測定した。次に、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用してポリエステル樹脂の分子量を算出した。
(ポリエステル樹脂の製造方法)
ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造される。例えば、直接重縮合、エステル交換法等を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、高分子量化するためには通常1/1程度が好ましい。
ポリエステル樹脂の製造の際に使用し得る触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;およびアミン化合物等が挙げられる。
−離型剤−
本実施形態に係るトナーには、必要に応じて離型剤を含有してもよい。離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融点は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。
トナー中の離型剤の含有量は、0.5質量%以上15質量%以下が望ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより望ましい。
−その他の添加剤−
本実施形態に係るトナーには、上記した成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
帯電制御剤としては、例えば4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機粒子を単独または2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、屈折率が前記結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が好ましく用いられる。また、シリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましく用いられる。
−トナーの特性−
・平均最大厚さCおよび平均円相当径D
前記(2)に示すとおり、本実施形態に係るトナーは、その平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いことが好ましい。尚、平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.500以下の範囲にあることがより好ましく、0.010以上0.200以下の範囲が更に好ましく、0.050以上0.100以下の範囲が特に好ましい。
比(C/D)が0.001以上であることにより、トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方0.500以下であることにより、優れた光輝性が得られる。
上記平均最大厚さCおよび平均円相当径Dは、以下の方法により測定される。
トナーを平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1000個のトナーについて、カラーレーザ顕微鏡「VK−9700」(キーエンス社製)により1000倍に拡大して最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
・トナーの厚さ方向への断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度
前記(2)に示すとおり、トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、観察される全顔料粒子のうち、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全含量粒子のうち60%以上であることが好ましい。更には、上記数が70%以上95%以上であることがより好ましく、80%以上90%以下であることが特に好ましい。上記の数が60%以上であることにより優れた光輝性が得られる。
ここで、トナー断面の観察方法について説明する。
トナーをビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機(本実施形態においては、LEICAウルトラミクロトーム(日立テクノロジーズ社製)を使用)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。この観察サンプルを透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率5000倍前後でトナー粒子の断面を観察する。観察された1000個のトナーについて、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数を、画像解析ソフトを用いて数えその割合を計算する。
尚、「トナーの該断面における長軸方向」とは、前述の平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いトナーにおける厚さ方向と直交する方向を表し、また「顔料粒子の長軸方向」とは、顔料粒子における長さ方向を表す。
また、本実施形態に係るトナーの体積平均粒径は1μm以上30μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以上20μm以下であり、さらに好ましくは5μm以上10μm以下である。
なお、上記体積平均粒径D50は、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)等の測定器で測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v1/2として算出される。
以下、本明細書における地積平均粒径の測定方法は、この方法を用いる。
<トナーの製造方法>
本実施形態に係るトナーは、湿式法や乾式法など公知の方法により作製されるが、特に湿式法で製造することが望ましい。該湿式法としては、溶融懸濁法、乳化凝集法、溶解懸濁法等が挙げられ、中でも特に、乳化凝集法にて製造することが望ましい。
ここで、乳化凝集法とは、トナーに含まれる成分(結着樹脂、着色剤等)を含む分散液(乳化液、顔料分散液等)をそれぞれ調製し、これらの分散液を混合して混合液とし、その後凝集粒子を結着樹脂の融点またはガラス転移温度以上(結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを両方含有するトナーを製造する場合には、結晶性樹脂の融点以上、かつ非結晶性樹脂のガラス転移温度以上)に加熱してトナー成分同士を凝集させると共に、合一させる方法である。
尚、前述の通り本実施形態においては前記(1)〜(2)の要件を備えるトナーが望ましく、該トナーを乳化凝集法によって製造する場合であれば、該トナーは、例えば、以下の製造方法によって調製される。
まず、顔料粒子を準備し、該顔料粒子と結着樹脂とを溶剤に分散・溶解して混合する。これを転相乳化やせん断乳化により水中へ分散することにより、樹脂で被覆された光輝性の顔料粒子を形成する。ここにその他の組成物(例えば離型剤、シェル用樹脂等)を添加し、さらに凝集剤を添加し、攪拌しながら温度を樹脂のガラス転移温度(Tg)の近くまで上昇させ、凝集粒子を形成する。この工程において、例えば2枚パドルを有した層流を形成する攪拌翼を使用し、攪拌速度を高速度にして(例えば500rpm以上1500rpm以下)攪拌することで、光輝性の顔料粒子が凝集粒子中で長軸方向の向きを揃え、且つ、凝集粒子も長軸方向に向かって凝集し、トナーの厚さが小さくなる(即ち前記(2)の要件を満たす)。最後に粒子安定化のためにアルカリ性にした後、温度をトナーのガラス転移温度(Tg)以上融点(Tm)以下まで上昇させ、凝集粒子を合一させる。この合一工程において、より低温(例えば60℃以上80℃以下)で合一させることで、材料の再配置に伴う移動を小さくし、顔料の配向性が保たれ、前記(3)の要件を満たすトナーが得られる。
尚、上記攪拌速度としては、更に650rpm以上1130rpm以下が好ましく、760rpm以上870rpm以下が特に好ましい。また、上記合一工程における合一の温度としては、更に63℃以上75℃以下が好ましく、65℃以上70℃以下が特に好ましい。
−外添剤−
本実施形態においては、トナー粒子表面に流動化剤や助剤等の外添剤を添加処理してもよい。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、カーボンブラック等の無機粒子やポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー粒子等、公知の粒子が使用される。
<キャリア>
本実施の形態の現像剤に含まれるキャリアは、磁性粉及び樹脂を含むコア上に、第1の樹脂膜、及び導電性を有する第2の樹脂膜をこの順に有する。
―コア―
本実施の形態の現像剤のキャリアに含まれるコアは、磁性粉と、樹脂とを含む。
この磁性粉としては、例えば、マグネタイト、フェライト(γ酸化鉄、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Li系フェライト、Cu−Zn系フェライト)、マグヘマタイトなどの鉄系酸化物等が挙げられる。中でも、磁力の安定性の観点から、磁性粉としては、フェライト、マグネタイト、及びマグヘマタイトが望ましい。
コアに用いられる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、これらは単独で使用してもよいし、複数の樹脂を混合して使用してもよい。
本実施の形態で用いられるキャリアにおけるコアは、上記樹脂中に上記磁性粉の分散された樹脂粒子とされている。このコア(樹脂粒子)の体積平均粒径としては、例えば、10μm以上500μm以下の範囲や、30μm以上100μm以下の範囲が挙げられる。
このコアにおける磁性粉の含有量としては感光体へのキャリア付着、現像機からの現像剤のこぼれ等が発生せず、かつ樹脂による結着効果が充分に得られる範囲であればよいが、例えば、キャリアに含まれる樹脂100質量部に対して、100質量部以上300質量部以下の範囲や、150質量部以上250質量部以下の範囲が挙げられる。
コアの作製方法としては、公知の方法が挙げられる。例えば、コアの作製方法としては、上記磁性粉と上記樹脂とを、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて溶融混練し、冷却した後に粉砕し、分級する溶融混練法や、該樹脂のモノマー単位と磁性粉とを溶媒中に分散して懸濁液を調製し、この懸濁液を重合させる懸濁重合法や、樹脂溶液中に磁性粉を混合分散した後、噴霧乾燥するスプレードライ法等が挙げられる。
なお、このコアの磁力としては、画像形成時にキャリアがトナーと共に像保持体(感光体)側へ移行することを抑制する観点から、1000エルステッドにおける飽和磁化が50emu/g以上であることが望ましく、60emu/g以上であることがより望ましい。
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のセルに詰めて該装置にセットする。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。本実施の形態においては、飽和磁化とは、1000エルステッドの磁場において測定された磁化を示す。
また、コアの体積電気抵抗(体積抵抗率)としては、画像形成時の画質向上の観点から、10Ω・cm以上109.5Ω・cm以下の範囲や、10Ω・cm以上10Ω・cm以下の範囲が挙げられる。
このコアの体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定される。なお、測定環境は、温度20℃、湿度50%RHとする。
20cmの電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せて測定対象物の層を形成する。この上に20cm(20cm×20cm)電極板を載せて該測定対象物の層を挟み込む。該測定対象物間の空隙をなくすため、該層上に載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、電圧印加開始から3秒後に流れた電流値(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、下記式に示す通りである。
式: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(cm)を表す。
―第1の樹脂膜―
本実施の形態においては、キャリアを構成する上記コアの表面に、第1の樹脂膜が設けられている。
この第1の樹脂膜は、コアと、第2の樹脂膜と、を接着する機能を有すると共に、トナーに対する機械的負荷を低減する、キャリア自身の抵抗変動を抑制するといった機能を有する膜である。
この第1の樹脂膜は、上記特性を満たす膜であればよいが、トナーに対する機械的負荷の軽減や、この第1の樹脂膜上に設けられる第2の樹脂膜をより剥がれにくくする観点から、第2の樹脂膜の平均膜厚以上の平均膜厚であることが望ましい。この第1の樹脂膜の平均膜厚としては、具体的には、第2の樹脂膜の平均膜厚を1としたときに、2倍以上10倍以下の範囲や、3倍以上8倍以下の範囲が挙げられる。
また、この第1の樹脂膜の平均膜厚は、キャリア小径化による高画質、コアへの樹脂膜の接着安定性の観点から、コアの体積平均粒径より小さいことが望ましい。具体的には、この第1の樹脂膜の平均膜厚としては、コアの体積平均粒径を1としたときに、0.005倍以上0.1倍以下の範囲や、0.0075倍以上0.085倍以下の範囲が挙げられる。
なお、この第1の樹脂膜の平均膜厚としては、具体的には、後述する第2の樹脂膜との総和が、0.3μm以上5μm以下や、0.5μm以上3μm以下の範囲となるように調整されることが更に望ましい。第1の樹脂膜の平均膜厚と第2の樹脂膜の平均膜厚との総和が上記範囲内とされていることで、コアの表面に、第1の樹脂膜及び第2の樹脂膜が均一に形成されやすくなり、また、形成されるキャリア同士の凝集も抑制される、と考えられる。
なお、第1の樹脂膜の平均膜厚は、コアの比重をρD 、コアの平均粒径をD、第1の樹脂膜の平均比重をρC 、第1の樹脂膜による全被覆量をWC としたとき、下記式によって簡単に計算される。
平均膜厚(l)=[キャリア1個当たりの第1の樹脂膜の量(第1の樹脂膜に含まれる添加剤も含む)/キャリア1個当たりの表面積]÷第1の樹脂膜の平均比重=[4/3π・(D/2)3 ・ρD ・WC ]/[4π(D/2)3 ]÷ρC =(1/6)・(D・ρD ・WC /ρC
この第1の樹脂膜としては、上述した特性以外に、絶縁性(体積抵抗値が109Ω・cm以上)であることが望ましい。
第1の樹脂膜を構成する樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。なお、これらは単独で使用してもよいし、複数の樹脂を混合して使用してもよい。
中でも、第1の樹脂膜を構成する樹脂としては、コアとの相溶性の向上、及び第2の樹脂膜との相溶性の向上の観点から、相溶性パラメーター(SP値)が適切な範囲の樹脂を用いることが望ましい。
具体的には、コアに含まれる樹脂が相溶性パラメーターの高いエポキシ樹脂であり、第2の樹脂膜に含まれる樹脂が相溶性パラメーターの低いスチレンメタクリル樹脂である場合には、第1の樹脂膜を構成する樹脂としては、相溶性パラメーターが2つの樹脂の間にあるエポキシ樹脂を用いることが望ましい。
なお、コアに含まれる樹脂と、第1の樹脂膜を構成する樹脂と、第2の樹脂膜に含まれる樹脂と、の組合せとしては、相対的に相溶性パラメーターが、コア樹脂と第2の樹脂の間に第1の樹脂があればよく、上記組合せに限られない。
また、この第1の樹脂膜は、上記特性を満たす範囲内で、必要に応じて、導電性粉末や樹脂粒子等の各種添加剤を含んだ構成としてもよい。
この第1の樹脂膜に含まれていてもよい導電性粉末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。
また、この第1の樹脂膜に含まれていてもよい導電性粉末としては、第2の樹脂膜に含まれていてもよい導電性粉末と同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。
この第1の樹脂膜に含まれていてもよい導電性粉末としては、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望ましい。
また、第1の樹脂膜に含まれていてもよい他の樹脂粒子としては、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望ましく、トナーに負帯電性を付与する観点からは、窒素原子を含有する含窒素樹脂による樹脂粒子が望ましい。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。
上記コアの表面に第1の樹脂膜を設ける方法としては、上記第1の樹脂膜を構成する樹脂および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した第1の樹脂膜形成用の溶液(以下、第1の溶液と称する場合がある)により被覆する方法等が挙げられる。第1の溶液に含まれる溶媒としては、第1の樹脂膜を構成する樹脂を溶解する溶媒であれば、特に限定されるものではなく、使用する樹脂の種類、塗布適性等を勘案して選択すればよい。例えば、この第1の溶液に含まれる溶媒としては、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、ジオキサンなどのエーテル類が挙げられる。
具体的には、上記コアの表面に第1の樹脂膜を設ける方法としては、コアを上記第1の溶液中に浸漬する浸漬法、第1の溶液をコアの表面に噴霧するスプレー法、コアを流動エアーにより浮遊させた状態で第1の溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でコアと第1の溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
この第1の樹脂膜によるコアの被覆率は、95%以上であることが望ましく、97%以上であることが特に望ましい。第1の樹脂膜によるコアの被覆率が上記範囲内にあることで、トナー粒子に対する機械的ストレスが低減されるとともに、キャリア表面へのトナー成分の付着が抑制される。更に、キャリア表面の抵抗変化が抑制されるため長期間における使用でも初期の高品質画像が維持されるという効果が得られると考えられる。
なお、第1の樹脂膜によるコアの被覆率とは、第1の樹脂膜によって被覆されたコアの表面の割合[%]をいい、XPS測定により求められる。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、樹脂層を構成する主たる元素(通常は炭素)と、コア粒子を構成する主たる元素(例えばコア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。
―第2の樹脂膜―
第2の樹脂膜は、上記コアの表面に設けられた第1の樹脂膜上に設けられている。この第2の樹脂膜は、導電性を有する樹脂膜である。
なお、本実施の形態において「導電性」とは、101Ω・cm以上1011Ω・cm以下の体積抵抗を有することを示す。なお本明細書において、第2の樹脂膜の体積抵抗は、以下の方法で測定した値をいう。
電極上に、厚み1mmの第2の樹脂膜を形成し、常温常湿下で、この形成した第2の樹脂膜上に、金属製部材により、1×104kg/m2の荷重をかける。そして、この金属製部材と、該電極との間に106V/mの電界が生じる電圧を印加してから3秒後に測定された電流値から算出した値を、体積抵抗値とする。
この第2の樹脂膜の平均膜厚は、第1の樹脂膜の平均膜厚との関係が上述した関係を満たす厚みであることが望ましい。また、コアの体積平均粒径を1としたときの、第2の樹脂膜の平均膜厚は、0.001倍以上0.005倍以下の範囲であることが望ましく、0.002倍以上0.003倍以下の範囲であることがより望ましい。
この第2の樹脂膜の平均膜厚としては、上記関係を満たす厚みであることが望ましいが、具体的には、例えば、0.05μm以上0.5μm以下の範囲が挙げられる。
なお、第2の樹脂膜の平均膜厚については、トナー中の断面観察と同様に、TEM(透過型電子顕微鏡)と画像解析の公知の手法を組み合わせ、キャリア断面画像中の第1の樹脂部分まで、第2の樹脂膜部分までを各々二値化し、第2の樹脂部分までの円相当径を算出、第一の部分までの円相当径から差し引くことで求められる。更にこれを100個のキャリアにより繰り返し平均化することで代表値として求められる。2値化が困難な場合は、第1の樹脂膜形成後に上記TEMにより円相当径を算出、第2の樹脂膜形成後に同様に円相当径を算出し、差し引くことで求める。
第2の樹脂膜としては、上記条件を満たす膜であればよいが、導電性の樹脂を含む構成や、樹脂中に導電性粉末を含む構成が挙げられる。
第2の樹脂膜を、導電性の樹脂を含んだ構成とする場合には、この導電性の樹脂としては、ポリアセチレン、ポリアセン、ポリピロール等が挙げられる。
一方、第2の樹脂膜を、樹脂中に導電性粉末を分散させた構成とする場合には、該樹脂としては、導電性の樹脂であっても絶縁性の樹脂であってもよく、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。なお、これらは単独で使用してもよいし、複数の樹脂を混合して使用してもよい。
第2の樹脂膜に含まれる樹脂中に分散される導電性粉末としては、例えば、金、銀、銅のような金属;カーボンブラック;更に酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム粉末等の金属酸化物;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、酸化錫、カーボンブラック、または金属で覆った微粉末;等が挙げられる。これらは、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。導電性粉末として金属酸化物を用いると、帯電特性の環境依存性を低減できるので望ましく、特に酸化チタンが望ましい。
この第2の樹脂膜に含まれる導電性粉末の形状としては、針状及び球状の何れであってもよいが、少ない量で均一に配向できるため、ストレス耐性、抵抗制御の点から、針状のものであることが望ましい。ここでいう「針状」とは、長軸(繊維長)と短軸(繊維径)の比(長軸/短軸;以下、「アスペクト比」という。)が少なくとも3以上であることを表し、5以上であることが更に望ましい。針状の導電性粉末としては、具体的には、その長軸が0.05μm以上20μm以下のものが望ましい。アスペクト比が3以上であっても、長軸が0.05μmより短いと、樹脂中に分散する過程でフィラーが破壊してその効果が低減してしまうことがあり、一方、長軸が20μmより長いと、第2の樹脂膜から導電性粉末が離脱しやすくなることがある。針状の導電性粉末の短軸としては0.01μm以上1μm以下が挙げられる。第2の樹脂膜に含まれる導電性粉末の短軸が上記範囲内であると、分散性の向上や、キャリア同士の特性のばらつきの抑制が図れると考えられる。
一方、第2の樹脂膜に含まれる導電性粉末として、球状(形状係数SF1の平均値が110以下)の導電性粉末を用いる場合には、該球状の導電性粉末の体積平均粒径は、0.01μm以上1μm以下の範囲であることが望ましく、0.01μm以上0.5μm以下が更に望ましく、0.05μm以上0.45μm以下であることが特に望ましい。球状の導電性粉末の体積平均粒径が上記範囲内とされていることで、第2の樹脂膜中における導電性粉末の分散性の向上や、第2の樹脂膜からの導電性粉末の離脱が抑制されると考えられる。
なお、上記形状係数SF1は、下記式によって求められる。
・式 SF1=((導電性粉末の絶対最大長)2/導電性粉末の投影面積)×(π/4)×100
なお、導電性粉末の体積平均粒径の測定方法は、上記コアの体積平均粒径の測定方法に準ずる。
導電性粉末の体積平均粒径が上記範囲内とされていることで、第2の樹脂膜からの導電性粉末の脱落が抑制され、トナーの帯電性の低下が抑制されると考えられる。
なお、第2の樹脂膜に含まれる導電性粉末は、101Ω・cm以上1011Ω・cm以下の体積抵抗を有していることが望ましく、103Ω・cm以上109Ω・cm以下の体積抵抗を有していることがより望ましい。なお、この導電性粉末の体積電気抵抗は、以下の方法で測定される。
常温常湿下で、導電性粉末を2×10-42の断面積を有する容器に厚み約1mm程度になるように充填し、その後、充填した導電性粉末上に、金属製部材により、1×104kg/m2の荷重をかける。該金属製部材と、容器の底面電極との間に106V/mの電界が生じる電圧を印加してから3秒後に測定された電流値から算出した値を、導電性粉末の体積抵抗値とする。
この導電性粉末の、第2の樹脂層中の含有量としては、例えば、25体積%以上45体積%以下の範囲が挙げられ、30体積%以上40体積%以下の範囲が望ましい。第2の樹脂層中に含まれる導電性粉末の含有量が上記範囲内であると、現像剤に含まれるトナー画像形成に必要な程度に帯電される。
上記第1の樹脂膜の表面に、上記第2の樹脂膜を形成する方法としては、上記樹脂、導電性粉末、および溶剤を含む溶液(以下、第2の溶液と称する)を調製し、該第2の溶液中に導電性粉末を分散させる。この導電性粉末の分散方法としては、サンドミル、ダイノミル、ホモミキサー等が挙げられる。そして、この第2の溶液を、コア上に第1の樹脂膜の設けられた粒子上に噴霧するスプレー法、上記コア上に第1の樹脂膜の設けられた粒子を流動エアーにより浮遊させた状態で該第2の溶液を噴霧する流動床法、或いはニーダーコーター中で上記コア上に第1の樹脂膜の設けられた粒子と該第2の溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
なお、この第2の溶液の調整に使用する溶剤は、第2の樹脂膜に含まれる樹脂を溶解するものであれば特に限定されるものではなく、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等が挙げられる。
この第2の樹脂膜によるコアの被覆率は、95%以上であることが望ましく、97%以上であることが特に望ましい。第2の樹脂膜によるコアの被覆率が上記範囲内にあることで、キャリア表面抵抗制御が長期間にわたる使用でも安定して実施することができるため、高品質画像が長期間にわたり維持されるというい効果が得られると考えられる。
なお、第2に樹脂膜によるコアの被覆率とは、第2の樹脂膜によって被覆されたコアの表面の割合[%]をいい、XPSによって求められる
ものである。
具体的には、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、樹脂層を構成する主たる元素(通常は炭素)と、コア粒子を構成する主たる元素(例えばコア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。
なお、第1の樹脂膜及び第2の樹脂膜の各々による上述した被覆率を調整するためには、被覆対象の粒子を気流中に分散・流動させ、被覆される膜の溶液を噴霧させて被覆する流動床装置を用いることが望ましい。
本実施の形態における、上記コア上に、第1の樹脂膜、及び第2の樹脂膜がこの設けられた構成のキャリアの体積平均粒径としては、15μm以上50μm以下の範囲、25μm以上40μm以下の範囲が挙げられる、
キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER社製)を用いて粒度分布を測定し、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とする。
また、キャリアの形状係数SF1は、高画質の画像の実現と現像剤におけるトナーと攪拌効率の向上の観点から、100以上145以下であることが望ましい。
なお、キャリアの形状係数SF1は、下記式(III)により求められる値を意味する。
式(III):SF1=100π×(ML)/(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(III)に示す形状係数を求められる。
キャリアの飽和磁化としては、40emu/g以上や、50emu/g以上が挙げられる。
磁気特性を測定する装置としては、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。実施の形態においては、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、1×10Ω・cm以上1×1015Ω・cm以下の範囲に制御されることが望ましく、1×10Ω・cm以上1×1014Ω・cm以下の範囲であることがより望ましく、1×10Ω・cm以上1×1013Ω・cm以下の範囲であることが特に望ましい。このキャリアの体積電気抵抗は、磁性体粒子の体積電気抵抗と同様にして測定を行う。
本実施の形態の現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100以上30:100以下の範囲が望ましく、3:100以上20:100以下の範囲がより望ましい。
<画像形成装置>
図2は、本実施形態に係る現像剤が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。
同図において、本実施形態に係る画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体20を有し、この感光体20の周囲には、感光体20を帯電する帯電装置21と、この感光体20上に静電潜像Zを形成する潜像形成装置としての例えば露光装置22と、感光体20上に形成された静電潜像Zを可視像化する現像装置30と、感光体20上で可視像化されたトナー像を被転写体である記録紙28に転写する転写装置24と、感光体20上の残留トナーを清掃するクリーニング装置25と、を順次、配設したものである。
本実施形態において、現像装置30は、図2に示すように、トナー40を含む現像剤Gが収容される現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31には感光体20に対向して現像用開口32を開設すると共に、この現像用開口32に面してトナー保持体としての現像ロール(現像電極)33を配設し、この現像ロール33に定められた現像バイアスを印加することで、感光体20と現像ロール33とに挟まれる領域の現像領域に現像電界を形成する。更に、現像ハウジング31内には前記現像ロール33と対向して電荷注入部材としての電荷注入ロール(注入電極)34を設けたものである。特に、本実施の形態では、電荷注入ロール34は現像ロール33にトナー40を供給するためのトナー供給ロールをも兼用したものになっている。
ここで、電荷注入ロール34の回転方向については選定して差し支えないが、トナーの供給性および電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール34としては、現像ロール33との対向部にて同方向で且つ周速差(例えば1.5倍以上)をもって回転し、電荷注入ロール34と現像ロール33とに挟まれる領域にトナー40を挟み、摺擦しながら電荷を注入する態様が好ましい。
次に、実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
作像プロセスが開始されると、先ず、感光体20表面が帯電装置21により帯電され、露光装置22が帯電された感光体20上に静電潜像Zを書き込み、現像装置30が前記静電潜像Zをトナー像として可視像化する。しかる後、感光体20上のトナー像は転写部位へと搬送され、転写装置24が被転写体である記録紙28に感光体20上のトナー像を静電的に転写する。尚、感光体20上の残留トナーはクリーニング装置25にて清掃される。この後、不図示の定着装置によって記録紙28上のトナー像が定着され、画像が得られる。
本実施の形態の画像形成装置では、現像剤として、本実施の形態の現像剤を用いることから、本実施の形態の現像剤を用いない場合に比べて、画像形成が繰り返し行われた後であっても、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持されると考えられる。
また、本実施の形態の現像剤を用いることで、本実施の形態の現像剤を用いない場合に比べて、トナーへの機械的負荷が軽減され、トナーに含まれる顔料がトナーの外部に露出したりトナーから脱落したりすることが抑制されると考えられる。このため、本実施の形態における現像剤を用いた画像形成装置では、画像形成速度を向上させて画像を繰り返し形成した場合であっても、画像形成速度の向上前と同様に、繰り返しの画像形成前の画像の光輝性が維持されると考えられる。
<プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ>
図3は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、前述の本実施形態に係るトナーを収容すると共に、該トナーを保持して搬送するトナー保持体を備えることを特徴としている。
図3に示すプロセスカートリッジ200は、像保持体としての感光体107とともに、帯電装置108、前述の本実施形態に係るトナーを収容する現像装置111、クリーニング装置113、露光のための開口部118、および除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ一体化したものである。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。
図3で示すプロセスカートリッジ200では、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置113、露光のための開口部118、および、除電露光のための開口部117を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせてもよい。本実施形態に係るプロセスカートリッジでは、現像装置111のほかには、感光体107、帯電装置108、クリーニング装置113、露光のための開口部118、および、除電露光のための開口部117から構成される群から選択される少なくとも1種を備える。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。本実施形態に係るトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱自在に装着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーを収めるトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した本実施形態に係るトナーであることを特徴とする。なお、本実施形態に係るトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
なお、図2に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ(図示せず)の着脱が自在な構成を有する画像形成装置であり、現像装置30はトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収納されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジを交換してもよい。
以下、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」および「%」は質量基準である。
―トナーの作製―
〔光輝性のトナー1の作製〕
<結着樹脂の合成>
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:216部
・エチレングリコール :38部
・テトラブトキシチタネート(触媒) :0.037部、
上記成分を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち攪拌しながら昇温した後、160℃で7時間共縮重合反応させ、その後、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。一旦常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し220℃で1時間保持することにより結着樹脂を合成した。
<樹脂粒子分散液の調製>
・結着樹脂 :160部
・酢酸エチル :233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分を1000mlのセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに撹拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより樹脂粒子分散液(固形分濃度:30%)を得た。
<離型剤分散液の調製>
・カルナウバワックス(東亜化成(株)製、RC−160 ) :50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.0部
・イオン交換水 :200部
以上を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で360分間の分散処理をして、体積平均粒径が0.23μmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<光輝性顔料粒子分散液の調製>
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) :1.5部
・イオン交換水 :900部
アルミニウム顔料のペーストから溶剤を除去した後、以上を混合し、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間ほど分散して、光輝性顔料粒子(アルミニウム顔料)を分散させてなる着色剤分散液(固形分濃度:10%)を調製した。
<トナーの作製>
・樹脂粒子分散液 :450部
・離型剤分散液 :50部
・光輝性顔料粒子分散液 :21.74部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.40部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、層流を形成するための2枚パドルの攪拌翼を用いた攪拌装置、および温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、攪拌回転数を810rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、54℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2以上3.5以下の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は10.4μmであった。
次に、樹脂粒子分散液:100部を追添加し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。さらに56℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、67.5℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、67.5℃で保持したままpHを6.0まで下げ、1時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒子径は12.2μmであった。
得られたトナー粒子100質量部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)を1.5質量部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805)を1.0質量部とを、サンプルミルを用いて10000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナー1(光輝性のトナー1)を調製した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は10.4μmであった。上記A/B比は61であった。
〔光輝性のトナー2〜22、及び比較トナー1の作製〕
上記に記載した光輝性のトナー1の作製において、以下の通り変更した以外は、光輝性のトナー1に記載の方法によりトナーを作製した。
光輝性のトナー2においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから520rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から80℃に変更することで、上記A/B比3となるように調整した。
光輝性のトナー3においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから640rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から76.5℃に変更することで、上記A/B比19となるように調整した。
光輝性のトナー4においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから660rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から74℃に変更することで、上記A/B比22となるように調整した。
光輝性のトナー5においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから750rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から70.5℃に変更することで、上記A/B比38となるように調整した。
光輝性のトナー6においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから770rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から69℃に変更することで、上記A/B比43となるように調整した。
光輝性のトナー7においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから860rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から66.5℃に変更することで、上記A/B比79となるように調整した。
光輝性のトナー8においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから910rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から64.5℃に変更することで、上記A/B比82となるように調整した。
光輝性のトナー9においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから1020rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から63℃に変更することで、上記A/B比87となるように調整した。
光輝性のトナー10においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから1170rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から62℃に変更することで、上記A/B比91となるように調整した。
光輝性のトナー11においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから1400rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から61℃に変更することで、上記A/B比98となるように調整した。
光輝性のトナー12においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから1540rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から81℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー13においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから1390rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から79.5℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー14においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから1170rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から76.5℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー15においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから1020rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から74℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー16においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから910rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から70.5℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー17においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから860rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から69℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー18においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから770rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から66.5℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー19においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから750rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から64.5℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー20においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから660rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から63℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー21においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから640rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から62℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
光輝性のトナー22においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の攪拌回転数を810rpmから520rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から61℃に変更することで、上記A/B比61、上記C/D比が表1に示す値となるように調整した。
比較トナー1においては、上記トナー1の作製において、凝集粒子の成長を促進させる工程の2枚パドルを4枚パドルに変更し、攪拌回転数を810rpmから500rpmに変更し、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から90℃変更することで、上記A/B比が1.8となるように調整した。
〔測定〕
「比(A/B)」、「トナーの平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)」、「トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、観察される全顔料粒子のうち、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数(以下単に「±30°範囲の顔料粒子の数」と称す)」を、前述の方法により測定した。結果を下記表1に示す。なお、上記「光輝性のトナー」は、表1中では、単に「トナー」と称して記載した。
Figure 2012068522
―キャリアの作製―
〔キャリア1の作製〕
(コアの作製)
フェノール40質量部、ホルマリン60質量部、マグネタイト((体積平均粒子径0.25μmの球形マグネタイト粒子粉末(戸田工業社製、磁化値64emu/g(1kOe)、1質量%KBM403処理品)500質量部、アンモニア水12質量部、イオン交換水60質量部を加え、攪拌しながら、85℃まで徐々に昇温させ、5時間反応、硬化させた後、冷却、ろ過、洗浄、乾燥し、体積平均粒径36μmの球状のコア1を得た。
(キャリア1の作製)
真空脱気型ニーダーに、上記に調整したコア1を100質量部投入し、更に下記の第1の樹脂膜形成用の溶液A1を10質量部入れ60℃/−200mmHgまで昇温/減圧し、15分攪拌した後、更に90℃/−720mmHgまで昇温/減圧させ、30分攪拌・乾燥させ、大気圧下に戻した後、180℃まで昇温し、30分攪拌を行うことにより、第1の樹脂膜の形成された1次被覆キャリア粒子1を得た。
この一次被覆キャリア粒子1について、XPS測定を行なうことによって被覆率を測定したところ、第1の樹脂膜によるコア1の被覆率は、97%であった。また、この一次被覆キャリア粒子1について、TEM測定により断面観察を行うことによって、一次被覆キャリア粒子1における第1の樹脂膜の平均膜厚を測定したところ、1.0μmであった。
次に、下記の第2の樹脂膜形成用の溶液B1全量と、1次被覆キャリア粒子1を真空脱気型ニーダーに入れ、温度を60℃に保って10分間攪拌した後、−720mmHgまで減圧してトルエンを留去することにより、コア1上に、第1の樹脂膜、及び第2の樹脂膜の順に形成されたキャリア1を得た。
得られたキャリア1の体積平均粒径は39μmであった。
また、このキャリア1について、XPS測定を行なうことによって被覆率を測定したところ、第2の樹脂膜によるコア1の被覆率は、97%であった。また、このキャリア1について、TEM観察を行うことによって、キャリア1における第2の樹脂膜の平均膜厚を測定したところ、0.5μmであった。
<第1の樹脂膜形成用の溶液A1>
・トルエン 150質量部
・メチルエチルケトン 150質量部
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(EP−4100、アデカ製) 15質量部
・アミノ系硬化剤(アデカハードナーEH4602、アデカ製) 1.5質量部
上記成分をスターラーにて攪拌し、第1の樹脂膜形成用の溶液A1を調整した。
<第2の樹脂膜形成用の溶液B1>
・トルエン 100質量部
・スチレン−メタクリレート共重合体(成分比30:70) 2.4質量部
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製) 0.4質量部
上記成分とガラズビーズ(粒径1mm、トルエンと同量)を関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分攪拌し、第2の樹脂膜形成用の溶液B1を調整した。
〔キャリア2〜7、及び比較キャリア1〜3の作製〕
上記に記載したキャリア1の作製において、以下の通り変更した以外は、キャリア1に記載の方法によりキャリアを作製した。
(キャリア2の作製)
キャリア2においては、上記キャリア1の作製において、第1の樹脂膜形成用の溶液A1を、10質量部から20質量部に増量して第1の膜厚のみ厚くなるように調製した以外はキャリア1と同様にして、キャリア2を得た。
(キャリア3の作製)
キャリア3においては、上記キャリア1の作製において、第2の樹脂膜形成用の溶液B1のスチレン−メタクリレート共重合体を2.4質量部から3.6質量部に、カーボンブラックを0.4質量部から0.6質量部に増量して、第2の膜厚のみ厚くなるように調製した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア3を得た。
(キャリア4の作製)
キャリア4においては、上記キャリア1の作製において、第2の樹脂膜形成用の溶液B1の、カーボンブラックの替わりに針状酸化チタン(石原産業製:TTO−V3)を1.0質量部用いた以外は、キャリア1と同様にしてキャリア4を得た。
(キャリア5の作製)
キャリア5においては、エポキシ樹脂固体(4010P、三菱化学製 ビスェノ−ルA型エポキシ樹脂)100質量部、アジピン酸ジヒドラジッド硬化剤10質量部、マグネタイト((体積平均粒子径0.25μmの球形マグネタイト粒子粉末(戸田工業社製、磁化値64emu/g(1kOe)、1質量%KBM403処理品)300質量部の配合物をドライブレンド(ヘンシェルミキサ−)、溶融混合分散(2軸エクストル−ダ−混練機)、冷却、粗粉砕、微粉砕(ジェットミル)、風力分級機で分級しエポキシ樹脂粒子を得たのち、ハイブリタイゼーションシステム(奈良機械社製)にて球形化処理を行い球状のコア5を得た。
上記キャリア1の作製において用いたコア1に変えて上記コア5を用い、キャリア1の作製において用いた溶液A1に変えて下記溶液A5を用い、キャリア1の作製において用いた溶液B1に変えて下記溶液B5を用いた以外は、キャリア1と同じ条件及び同じ製法で、コア5上に第1の樹脂膜及び第2の樹脂膜を順に形成してキャリア5を得た。
<キャリア5用 第1の樹脂膜形成用の溶液A5>
・トルエン 100質量部
・スチレン−メタクリレート共重合体(成分比70:30) 4.2質量部
上記成分とガラズビーズ(粒径1mm、トルエンと同量)を関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分攪拌し、第2の樹脂膜形成用の溶液A5を調整した。
<キャリア5用 第2の樹脂膜形成用の溶液B5>
・トルエン 100質量部
・メタクリル酸パーフルオロオクチル・メタクリル酸メチル共重合体(共重合 モル比20/80) 5質量部、
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製) 0.4質量部
上記成分とガラズビーズ(粒径1mm、トルエンと同量)を関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分攪拌し、第2の樹脂膜形成用の溶液B5を調整した。
(キャリア6の作製)
キャリア6においては、キャリア1用のコア1作製の際、メラミン樹脂のコアの合成を実施し、第1樹脂膜形成にはスチレンアクリル樹脂を用い、第2の樹脂膜形成にはシリコーン樹脂を用いてキャリア6を得た。
詳細には、上記キャリア1の作製において用いたコア1に変えて下記コア6を用い、キャリア1の作製において用いた溶液A1に変えて下記溶液A6を用い、キャリア1の作製において用いた溶液B1に変えて下記溶液B6を用いた以外は、キャリア1と同じ条件及び同じ製法で、コア6上に第1の樹脂膜及び第2の樹脂膜を順に形成してキャリア6を得た。
<コア6の作製>
ホルマリン40質量部、メラミン31質量部、コア1で使用したマグネタイト500質量部にアンモニア水12質量部、イオン交換水60質量部を加え、攪拌しながら、水温を85℃まで上げ、メチロール化(一次反応)させた(反応時間:1時間)。その後、ギ酸を加えてpH7に調整した後、85℃で5時間縮合反応(二次反応)させ、冷却、ろ過、洗浄、乾燥し、球状のコア6を得た。
<キャリア6用 第1の樹脂膜形成用の溶液A6>
・トルエン 100質量部
・スチレン−メタクリレート共重合体(成分比70:30) 3.0質量部
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製) 1.2質量部
上記成分とガラズビーズ(粒径1mm、トルエンと同量)を関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分攪拌し、第2の樹脂膜形成用の溶液A6を調整した。
<キャリア6用 第2の樹脂膜形成用の溶液B6>
・トルエン 183質量部
・シリコーン樹脂溶液 113質量部
(固形分23質量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)
・カーボンブラック 0.4質量部
上記成分とガラズビーズ(粒径1mm、トルエンと同量)を関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分攪拌し、第2の樹脂膜形成用の溶液B6を調整した。
(キャリア7の作製)
キャリア7においては、キャリア1で用いたコア1中のマグネタイトの替わりにフェライト(DOWA Srフェライト 平均粒径1.40μ NF350 保磁力 123Oe)を用いた以外はキャリア1と同条件で、キャリア7を調製した。
(比較キャリア1の調整)
比較キャリア1においては、上記キャリア1の作製において、コアの作製時にカーボンブラック(Regal330;キャボット社製) 1.2質量部を追加で用いてコアを得た。樹脂膜1、2は形成しないで得た。
(比較キャリア2の調整)
比較キャリア2においては、上記キャリア1の作製で用いた、第1の樹脂膜形成用の溶液A1の調整時に、カーボンブラック(Regal330;キャボット社製)1.2質量部を更に追加して、第1の樹脂膜形成用の比較溶液A2を得た。
そして、キャリア1の作製において用いた第1の樹脂膜形成用の溶液A1に変えて、第1の樹脂膜形成用の比較溶液A2を用いた以外は、キャリア1と同条件で比較キャリア2を作製した。
(比較キャリア3の調整)
比較キャリア3としては、キャリア1において、第2の樹脂膜を形成しなかった以外は、キャリア1と同じ条件で比較キャリア3を作製した。
Figure 2012068522
〔実施例1〜28、比較例1〜13〕
上記において製造したキャリアまたは比較キャリアを100質量部と、上記において製造したトナーまたは比較トナーを7質量部とを、表3に示す組合せで、それぞれ混合しVブレンダーにて40rpmで20分間混合して現像剤を得た。
〔評価試験〕
−光輝性の維持の評価−
下記表3に示す現像剤の各々を用いて、下記の画像形成装置を用いて、下記条件によりベタ画像を形成した。
具体的には、以下の方法によりベタ画像を形成した。
試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cmにて、トナー載り量が4.5g/cmのベタ画像を形成した。
得られたベタ画像(1枚目のベタ画像)に関し、JIS K5600−4−3:1999「塗料一般試験方法−第4部:塗膜の視覚特性−第3節:色の目視比較」に準じた色観察用照明(自然昼光照明)下で目視にて光輝性を評価した。なお評価は、粒子感(キラキラと輝く光輝性の効果)、光学的効果(見る角度による色相の変化)を評価し、下記段階(光輝性レベル)に分類した。2以上が実際に使用可能なレベルである。
5:粒子感と光学的効果が調和している。
4:やや粒子感、光学的効果がある。
3:普通の感覚
2:ぼけた感じがする
1:全く粒子感、光学的効果がない。
以上のように、上記1枚目のベタ画像について光輝性の評価を実施した後、プロセススピード400mm/sで連続して10万枚の画像形成を行う走行テストを行い、光輝性評価を再度を行った。そして、上記1枚目のベタ画像と、プロセススピード400mm/sで10万枚の画像形成を行った後に形成されたベタ画像と、の光輝性の評価結果の比較を行い、下記評価基準により、光輝性の維持を評価した。評価結果を表3に示した。
光輝性の維持の評価基準
◎ :光輝性レベル低下なし、非常に良好。
○ :光輝性レベル低下ややある(Δレベル1)が、良好。
○− :光輝性レベル低下あるが(Δレベル2)が問題なし。
△ :光輝性レベル低下あり(Δレベル2)、低下後のレベルも実使用上許容範囲。
× :光輝性レベル低下顕著(Δレベル3)、レベル低下小さい(Δレベル2以下)でも低下後のレベルが許容範囲未満(レベル1)
なお、プロセススピードとは、プリントスピードを表し、例えば350mm/sの場合、1分間でA4(横210mm)100枚に相当する。
次に、上記画像形成装置について、プロセススピードを600mm/sとした以外は、上記と同様にして、光輝性の維持を評価した。評価結果を表3に示した。
Figure 2012068522
2 トナー、4 顔料粒子、20,107 感光体、21,108 帯電装置、22 露光装置、24 転写装置、30 現像装置、40 トナー、111 現像装置、112 転写装置、113 クリーニング装置、115 定着装置、200 プロセスカートリッジ

Claims (8)

  1. ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であるトナーと、
    磁性粉及び樹脂を含むコア上に、第1の樹脂膜、及び導電性を有する第2の樹脂膜をこの順に有するキャリアと、
    を含む現像剤。
  2. 前記第1の樹脂膜の平均膜厚が、前記第2の樹脂膜の平均膜厚以上である請求項1に記載の現像剤。
  3. 前記第2の樹脂膜が第1の樹脂より低硬度である請求項1または請求項2に記載の現像剤。
  4. 前記トナーは、顔料粒子を含有し、
    前記トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長く、
    且つ前記トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、観察される全顔料粒子のうち、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全含量粒子のうち60%以上である請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の現像剤。
  5. 前記平均最大厚さCと前記平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.500以下の範囲にある請求項4に記載の現像剤。
  6. 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の現像剤を収容したトナーカートリッジ。
  7. 像保持体、被帯電部材を帯電する帯電装置、被形成部材に静電潜像を形成する潜像形成装置、及びトナー像を被記録体へ転写する転写装置のうちの少なくとも1つと、
    静電潜像を請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の現像剤に含まれるトナーによってトナー像として現像する現像装置と、
    を備えたプロセスカートリッジ。
  8. 像保持体と、
    前記像保持体を帯電する帯電装置と、
    前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
    前記静電潜像を請求項1〜請求項5に記載の現像剤に含まれるトナーによりトナー像として現像する現像装置と、
    前記像保持体に形成された前記トナー像を被記録体へ転写する転写装置と、
    を有する画像形成装置。
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