JP2013134448A - 現像装置、現像方法及び該現像装置に用いられる磁性トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電潜像が形成される静電潜像担持体、静電潜像を現像する磁性トナー、静電潜像担持体に対向して設けられ、磁性トナーを担持し搬送する磁性トナー担持体3、及び、磁性トナー担持体3に当接し、磁性トナー担持体に担持される磁性トナーを規制するトナー規制部材12を備えた現像装置において、磁性トナー担持体3表面の仕事関数値が特定範囲であり、トナー規制部材12は磁性トナーと当接する部位が特定材質であり、磁性トナーの理論比表面積Bに対する、シリカ微粉体の添加量Wの比[W/B]が特定の関係を満たす。
【選択図】図1
Description
このような画像形成装置に用いられる現像装置としては、現像剤(トナー)担持体としての現像スリーブの表面に、トナーコート量を規制するためのトナー層厚規制部材としてのゴム製または金属製のトナー規制ブレードを当接させる構成を備えた装置が知られている。
この規制部材とトナーとの摩擦、及び/またはトナー担持体とトナーとの摩擦により、トナーには正または負の電荷が与えられる。該電荷が与えられたトナーは規制部材によってトナー担持体表面に薄く塗布される。そして、トナー担持体と対向した静電潜像担持体表面の静電潜像に、該電荷が与えられたトナーを飛翔・付着させて現像する手法が一般的に行われている。
近年の画像形成装置の技術方向としては、高精細、高品位、高画質の他に、さらなる高速、長期にわたる高信頼性が求められている。一方、省エネを目的として、より低温における定着性が求められている。このような場合には、規制部材の材質や、使用環境、プロセススピードなどの画出し条件によっては、現像装置内の各種部材へのトナーの融着が起こることで、濃度ムラやスジなどの画像欠陥が発生する場合があった。
また、特にトナーの帯電の立ち上がりに不利な高温高湿環境において、長期にわたり画出しを継続すると、現像装置内の磁性トナーの中で、帯電の立ち上がりが早い部分だけが優先的に消費される、いわゆる選択現像が起こりやすかった。その結果、現像装置が使用後半に放置されると、再び画出しした場合に、濃度薄やカブリなどの画質弊害を引き起こすことがあった。
一方で、規制部材あるいはトナー担持体などの改良の試みも行われている。例えば、特許文献1には、現像剤担持体表面の硬度と変形率、および現像剤量規制ブレードの現像剤担持体に当接される側の表面の十点平均粗さ(Rz)が0.3乃至20μmである現像装置が提案されている。かかる特許文献中では、この現像装置を用いて、非磁性黒トナーを評価した例が記載されており、各環境において、べた画像濃度、ムラ、スジなどには効果を発揮している。一方で、長期耐久における安定性については十分な検討がなされておらず、特に一成分磁性トナーを用いた場合などには、効果が不十分になる傾向があった。
また、特許文献2には、特定のトナー規制ブレードを使用し、トナー規制ブレードとトナーとの付着力を規定し、トナー融着や細線再現性を改良した試みがある。ただし、本件においては、ブレードの材質や外添剤量の適正化まで十分に検討が行われなかったために、特に長期耐久後に放置された場合に発生する濃度薄やカブリなどの点においては未だ改善の余地が残されていた。
すなわち、長期耐久にわたって安定し、かつ、長期耐久後に放置された場合にでも、優れた画像濃度であり、カブリの少ない良好な画像を得ることのできる、一成分磁性トナーを搭載した現像装置が求められていた。
即ち、本発明は、プロセススピードが高速であり、大容量プロセスカートリッジを使用し、かつ、高温高湿環境で使用された場合においても、選択現像を抑制し、使用後半に放置された場合においても、優れた画像濃度及びカブリの少ない画像が得られる現像装置、現像方法及び該現像装置に用いられる磁性トナーを提供するものである。
さらに、本発明は、同様に、プロセススピードが高速であり、大容量プロセスカートリッジを使用し、かつ、高温高湿環境で使用された場合においても、磁性トナー担持体や規制部材に磁性トナーが融着することがなく、濃度ムラやスジの発生のない良好な画像を長期にわたって得ることが可能な現像装置、現像方法及び該現像装置に用いられる磁性トナーを提供するものである。
すなわち、本発明は以下の通りである。
静電潜像が形成される静電潜像担持体、前記静電潜像を現像する磁性トナー、前記静電潜像担持体に対向して設けられ、前記磁性トナーを担持し搬送する磁性トナー担持体、及び、前記磁性トナー担持体に当接し、前記磁性トナー担持体に担持される磁性トナーを規制するトナー規制部材を備えた現像装置において、
前記磁性トナー担持体表面の仕事関数値が4.6eV以上、4.9eV以下であり、
前記トナー規制部材は、磁性トナーと接する部位がポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィンのいずれかであり、
前記磁性トナーは、
i)結着樹脂、及び磁性粉体を含有する磁性トナー粒子と、シリカ微粉体とを有しており、
ii)負帯電性であり、
iii)粒子径分布(個数統計値)から求められる前記磁性トナーの理論比表面積B(m2/g)に対する、前記シリカ微粉体の添加量W(磁性トナーに対する質量%)の比[W/B]が、下記式(1)
式(1) 2.5 ≦ W/B ≦ 10.0
を満たす、
ことを特徴とする現像装置。
また、本発明によれば、プロセススピードが高速であり、大容量プロセスカートリッジを使用し、かつ、高温高湿環境で使用された場合においても、磁性トナー担持体や規制部材に磁性トナーが融着することがなく、濃度ムラやスジの発生のない良好な画像を長期にわたって得ることが可能になる。
本発明の現像装置は、静電潜像が形成される静電潜像担持体、前記静電潜像を現像する磁性トナー、前記静電潜像担持体に対向して設けられ、前記磁性トナーを担持し搬送する磁性トナー担持体、及び、前記磁性トナー担持体に当接し、前記磁性トナー担持体に担持される磁性トナーを規制するトナー規制部材を備えた現像装置において、
前記磁性トナー担持体表面の仕事関数値が4.6eV以上、4.9eV以下であり、
前記トナー規制部材は、磁性トナーと接する部位がポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィンのいずれかであり、
前記磁性トナーは、
i)結着樹脂、及び磁性粉体を含有する磁性トナー粒子と、シリカ微粉体とを有しており、
ii)負帯電性であり、
iii)粒子径分布(個数統計値)から求められる前記磁性トナーの理論比表面積B(m2/g)に対する、前記シリカ微粉体の添加量W(磁性トナーに対する質量%)の比[W/B]が、下記式(1)を満たすことを特徴とする現像装置。
式(1) 2.5 ≦ W/B ≦ 10.0
また、本発明の磁性トナーは、本発明の現像装置に用いられる磁性トナーである。
一般的には、磁性一成分現像において、磁性トナーは磁性トナー担持体により搬送され、トナー規制部材(以下単に規制部材ともいう)により磁性トナーのコート層厚が規制される。この時、磁性トナー担持体と規制部材が当接する部位(以後、規制部と呼ぶ)では、磁性トナーは次のように挙動する。
規制部では磁性トナー担持体が回転する力と規制部材からの押圧が加わり、さらに、磁性トナー担持体表面の凹凸の影響で磁性トナー担持体表面近傍に存在する磁性トナーはかき混ざるように入れ替わりながら搬送されていく(図1参照)。このため、磁性トナーは磁性トナー担持体との接触により帯電する。
一方、規制部材近傍の磁性トナーは磁性トナー担持体表面の凹凸から相対的に遠い場所に存在するため、磁性トナーは動き難い状態となる。また、一般的には磁性トナーの規制部材が正帯電性であり磁性トナーが負帯電となるため、規制部材と磁性トナー間に静電的な付着力が働くようになる。これにより磁性トナーは規制部材近傍でより動き難くなり、規制部材近傍の磁性トナーは入れ替わり難くなってしまう。このため、規制部材近傍の磁性トナーが過剰帯電しやすく、磁性トナーの帯電量分布が不均一になりやすい。
また、磁性トナーの帯電量を上げる場合は、規制部材の当接圧を上げたり、規制部材の材質をより強い正帯電性にしたりするなどの手段が一般的である。しかし、これらの手段では磁性トナーの動きをより規制することになり、上記のような一部の磁性トナーの過剰帯電が顕著となりやすい。
このような場合、規制部材の材質や画出し環境等の画出し条件によっては、現像装置内の磁性トナーの中で、帯電の立ち上がりが早い部分だけが優先的に消費される、いわゆる選択現像が起こる場合があった。その結果、現像装置が使用後半に放置されると、再び画出しした場合に、画像濃度が薄くなる現象やカブリなどの画質弊害を引き起こすことがあった。
また、磁性トナー担持体や規制部材に、磁性トナーが融着することによる濃度ムラや、特にトナー融着のレベルが悪い場合には、スジ等の画質弊害を引き起こすことがあった。
この原因について、本発明者らは、以下のように考えている。
上述のように、規制部材及び磁性トナー担持体の近傍において、磁性トナーが動き難くなり、不動層を形成するような場合には、規制部材及び磁性トナー担持体の近傍の磁性ト
ナーが過剰に帯電しやすい。その結果、この過剰に帯電した磁性トナーが起点となって、静電引力により帯電の少ない磁性トナーと静電凝集しやすくなるため、磁性トナー担持体上に磁性トナーによる、比較的太く、高さの高い磁気穂を形成しやすくなる。
磁気穂が太く、高さが高いと、磁気穂を形成する磁性トナーの中でも、規制部材及び磁性トナー担持体に接触する機会が不均等になることで、さらに磁性トナーの帯電の不均一化が促進されてしまう。すると、帯電の立ち上がりが早い部分だけが優先的に現像消費されてしまう、選択現像を引き起こしやすい。
特に、帯電の立ち上がりに不利な高温高湿環境においては、磁性トナーの帯電量分布が不均一になりやすく、現像装置内の磁性トナーの中でも比較的大粒径の磁性トナーといった、帯電の立ち上がりが遅い部分が、現像装置内に蓄積しやすい。
この状態で、印字を停止後、長期間放置されて帯電が緩和した後に再び画出しを行った場合には、規制部での入れ替わり性が低下することにより、磁性トナーの効率的な帯電が阻害されることも加わり、画像濃度が薄くなる現象やカブリなどの画質弊害を引き起こしやすい。
特に、プロセススピードが速い現像装置においては、磁性トナー担持体と規制部材の間の規制部を通過する時間が短くなるため、帯電の立ち上がりがより不利になること、及び、入れ替わり性が低下することにより、これらの問題は顕著になりやすい。
また、同様にプロセススピードが速い現像装置においては、上述のように規制部材近傍に磁性トナーが滞留することで、その磁性トナーに集中的にシェアがかかりやすく、規制部材又は磁性トナー担持体に磁性トナーが融着することになり、濃度ムラやスジなどの画質弊害を引き起こしやすくなる。
さらに、大容量プロセスカートリッジを使用する場合には、現像装置内の磁性トナーの自重により、磁性トナー担持体に磁性トナーが押しつけられるため、磁気穂の形成がさらに不安定になりやすく、磁性トナー担持体へのトナー融着も引き起こしやすくなる。
一方、近年の画像形成装置の小型化に伴い、磁性トナー担持体の直径が小さくなると、磁性トナー担持体自体の曲率により、現像領域が狭くなることで、磁性トナー担持体から磁性トナーが飛翔しにくくなる。そのため、選択現像がより促進されることになり、上記のような問題がさらに顕著となりやすい。
磁性トナー担持体上の磁性トナーの磁気穂を低く、細く、均一にするためには、規制部材及び磁性トナー担持体の近傍における、磁性トナーの不動層を極力少なくするように、規制部における磁性トナーの入れ替わり性を向上させることが有効である。
規制部材近傍に磁性トナーが静電的に留まると、規制部の磁性トナー搬送に主に関わる磁性トナー担持体表面の凹凸から相対的に遠い場所に存在するため、そのまま規制部材近傍に不動層を形成しやすい。
そこで、本発明者らは、規制部材と磁性トナーの間の静電付着力を低減することにより、規制部での入れ替わり性を向上させようと考えた。
すなわち、規制部材として、一般的なシリコーンゴムや、ウレタン、ポリカーボネート等の磁性トナーに比べて正帯電性の部材ではなく、ポリフェニレンスルフィドやポリオレフィンを採用した。ポリフェニレンスルフィドやポリオレフィンは磁性トナーに対してほぼ同電位か、弱い負帯電性であるために、規制部材近傍の磁性トナーは、ほとんど帯電することがない。これにより、規制部材と磁性トナーの静電付着力を大幅に低減させることができ、結果として、規制部での入れ替わり性を大幅に向上させることができたと考えられる。
一方、ポリフェニレンスルフィドやポリオレフィンの如き規制部材は磁性トナーの帯電
にほとんど関わらないため、磁性トナーを効率よく帯電させるために、磁性トナー担持体表面の仕事関数値を4.6eV以上、4.9eV以下とすることが重要である。
仕事関数値は一般には自由電子の放出のし易さの指標であり、数値が低い方が自由電子を放出し易い。磁性トナー担持体表面の仕事関数値が小さいと、磁性トナーが接触・摺擦した際に自由電子のやり取りが生じやすく、磁性トナーが帯電し易くなる。このため、磁性トナー担持体表面の仕事関数値は4.9eV以下であることが重要である。
ここで、磁性トナー担持体表面の仕事関数値が4.9eVより大きい場合、磁性トナー担持体表面と磁性トナー間で良好な自由電子の受け渡しが困難となり、トナーの帯電量が低下しやすく好ましくない。
一方、磁性トナー担持体表面の仕事関数値が4.6eV未満であると、磁性トナーが過剰に帯電しやすく、静電付着力が増加しやすい。その結果、磁性トナー担持体近傍の磁性トナーが動き難くなるため、好ましくない。
すなわち、規制部材としてポリフェニレンスルフィド及びポリオレフィンのいずれかを採用する事で、規制部材近傍の磁性トナーが動きやすくなる。結果、特定の仕事関数値を有する磁性トナー担持体表面への接触機会が多くなり、効率的に帯電することが可能となる。
本発明において、磁性トナー担持体表面の仕事関数値を調整するためには、下記に挙げる導電性粒子を磁性トナー担持体の表層を構成する樹脂層中に含有させることが好適に例示できる。導電性粒子としては、金属(アルミニウム、銅、ニッケル、銀等)の微粉末、導電性金属酸化物(酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化モリブデン、及びチタン酸カリウム等)の粒子、結晶性グラファイト、各種カーボンファイバー、導電性カーボンブラック、等が挙げられる。
本発明においては、これら導電性粒子の種類を適宜選択し、その添加量を適宜調整することで、磁性トナー担持体表面の仕事関数値を調整することが可能である。
例えば、アルミニウム、銅、銀、ニッケル等の金属粉体、又は黒鉛のような仕事関数値の低い導電性粒子を多く添加することで仕事関数値を低下させることができる。また、酸化処理カーボンブラックを添加する、導電性粒子自体の添加量を減らす等の方法により仕事関数値を上昇させることが可能である。
カーボンブラックの具体的な酸化処理方法としては公知の方法が適用できるが、例えばオゾン等による表面酸化処理法、過マンガン酸カリウムによる酸化処理法等が挙げられる。この様な方法にてカーボンブラック表面を酸化処理することにより、カーボンブラック表面にカルボキシル基やスルホン酸基等の表面官能基が付与され、その表面官能基の作用によって仕事関数値が増大する。
本発明においては、さらに、磁性トナー粒子に、シリカ微粉体が外添されており、磁性トナーの粒子径分布から求められる理論比表面積B(m2/g)に対する、前記シリカ微粉体の添加量W(磁性トナーに対する質量%)の比[W/B]が、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
式(1) 2.5 ≦ W/B ≦ 10.0
なお、該[W/B]は、3.0 ≦ W/B ≦ 5.0、を満たすことが好ましい。
上記磁性トナーの粒子径分布から求められる理論比表面積B(m2/g)に対する、シリカ微粉体の添加量Wの比を上記範囲とすることで、磁性トナー粒子表面に比較的多量のシリカ微粉体が存在することになる。その結果、磁性トナー粒子間、磁性トナーと部材との間のvan der Waals力、及び静電付着力を、スペーサー効果により大幅に軽減することが可能となる。
これにより、特に規制部材として、ポリフェニレンスルフィドやポリオレフィンを使用
した場合は、磁性トナーと規制部材との離れやすさが格段に向上する。その結果、規制部材にトナー融着しにくいため、大容量プロセスカートリッジを使用し、プロセススピードが速い現像装置により、高温高湿環境で使用された場合にも、トナー融着による濃度ムラやスジを引き起こしにくい。
また、上述のような規制部材と磁性トナー担持体を使用し、W/Bを上記範囲とすることにより、プロセススピードが速い現像装置に適用した場合においても、初めて高度に、磁気穂を低く、細く均一にするコントロールが可能になる。
これはおそらく、規制部材と磁性トナー担持体による、規制部での磁性トナーの良好な入れ替わり性と、多量に磁性トナー粒子表面に存在するシリカ微粉体同士の静電反発によって、磁気穂が互いに凝集することが阻害され、磁気穂が細く均一になるためと考えられる。その結果、大容量プロセスカートリッジを使用し、プロセススピードが速い現像装置においても、選択現像を大幅に抑制することができ、規制部における入れ替わり性向上により効率的な迅速帯電が行われることで、長期耐久後の放置による、画像濃度が薄くなる現象やカブリを大幅に抑制することが可能となる。
上記W/Bが、2.5未満の場合には、規制部における磁性トナーの入れ替わり性が不十分になりやすく、付着力低減の効果が働きにくく、トナー融着による濃度ムラ、スジなどの画質弊害を引き起こす場合がある。
一方、W/Bが、10.0を超える場合には、磁性トナーの入れ替わり性が高い場合においても、磁性トナーがチャージアップしやすく、帯電量分布が不均一になることで、カブリなどの画質弊害を引き起こす場合がある。
なお、上記W/Bは、磁性トナーの粒子径分布及び真密度を制御するとともに、シリカ微粉体の添加量を調整することで、上記範囲に制御することができる。
磁性トナーの粒子径分布から求められる理論比表面積Bは、以下のようにして算出する。
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。尚、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中
に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、磁性トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いて磁性トナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、後述のように理論比表面積を算出する。まず、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面において、次の16チャンネルの結果を算出させる。具体的には、測定されたトナーサンプルの粒子径分布(すなわち、個数統計値)の測定結果において、以下の16チャンネルに分割して各レンジの範囲内の粒子径の個数%を算出させる。
CH レンジ DIF%
1 1.587〜2.000μm N1
2 2.000〜2.520μm N2
3 2.520〜3.175μm N3
4 3.175〜4.000μm N4
5 4.000〜5.040μm N5
6 5.040〜6.350μm N6
7 6.350〜8.000μm N7
8 8.000〜10.079μm N8
9 10.079〜12.699μm N9
10 12.699〜16.000μm N10
11 16.000〜20.159μm N11
12 20.159〜25.398μm N12
13 25.398〜32.000μm N13
14 32.000〜40.317μm N14
15 40.317〜50.797μm N15
16 50.797〜64.000μm N16
つまり、あるレンジの中間の粒子径の半径をRn(m)、そのレンジの個数%をNn(個数%)として、該当する全レンジについて計算していくと、磁性トナーの粒子径分布より求められる理論比表面積Bは以下のように算出される。
理論比表面積B(m2/g)
={Σ(4πRn2×Nn)}/[Σ{(4/3)πRn3×Nn×d×10−6}]
(n=1〜16)
本発明において、磁性トナーの真密度dは、島津製作所製の乾式自動密度計「アキュピック1330」を用い、当該機器の操作マニュアルに従い測定する。
例えば、比表面積は、窒素分子吸着によるBET法を用いて測定される場合もある。BET法においては、表面の凹凸だけでなく、細孔レベルまでの正確な比表面積を求めることができる。しかしながら、本発明の効果を最大限に発揮するためには、規制部での磁性トナーの入れ替わり性の制御が重要であり、上記W/Bを調整する上で、BET法よりも磁性トナー粒子径分布から算出した理論比表面積Bを用いる方が適していた。
この理由については定かではないが、本発明者らは、細孔レベルまで考慮した窒素分子吸着よりも、異なる挙動を示すと推測される磁性トナー粒子径の違いを考慮して、W/Bを調整した方が、実際の規制部での磁性トナー入れ替わりを調整する上で好ましいと考えている。
該シリカ微粉体としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された微粉体であり、乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものが好適に例示できる。例えば、四塩化ケイ素ガスの酸素、水素中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は次の様なものである。
SiCl4+2H2+02→SiO2+4HCl
この製造工程において、例えば塩化アルミニウム又は塩化チタンの如き他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であり、それらも包含する。
ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば以下の様な商品名で市販されているものがある。
AEROSIL(登録商標)130、200、300、380、TT600、MOXl70、MOX80、COK84;以上、日本アエロジル社
Ca−O−SiLM−5、MS−7、MS−75、HS−5、EH−5;以上、CABOT Co.社
Wacker HDK(登録商標)N20、V15、N20E、T30、T40;以上、WACKER−CHEMIE GMBH社
D−C Fine Si1iCa(ダウコーニングCO.社)
Franso1(Fransil社)
さらには、該ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカ微粉体に疎水化処理した処理シリカ微粉体を用いることがより好ましい。該処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が30〜80の範囲の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。
疎水化処理の方法としては、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物及び/又はシリコーンオイルで化学的に処理する手法が例示できる。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法である。
有機ケイ素化合物としては、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、αクロルエチルトリクロルシラン
、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカブタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位のSiに水酸基を1つずつ有するジメチルポリシロキサン等が挙げられる。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
また、窒素原子を有するアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、モノブチルアミノプロピルトリメトキシシラノ、ジオクチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルモノメトキシシラン、ジメチルアミノフェニルトリエトキシシラン、トリメトキシシリル−γ−プロピルフェニルアミン、トリメトキシシリル−γ−プロピルベンジルアミンの如きシランカップリング剤も単独あるいは併用して使用される。好ましいシランカップリング剤としては、へキサメチルジシラザン(HMDS)が挙げられる。
上記シリコーンオイルとしては、25℃における粘度が0.5〜10000mm2/Sのものが好ましく、より好ましくは1〜1000mm2/Sであり、さらに好ましくは10〜200mm2/Sである。具体的には、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルが挙げられる。
シリコーンオイルによる処理方法としては、例えばシランカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーの如き混合機を用いて直接混合する方法;ベースとなるシリカ微粉体にシリコーンオイルを噴霧する方法;あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、シリカ微粉体を加え混合し溶剤を除去する方法;が挙げられる。
シリコーンオイル処理シリカは、シリコーンオイルの処理後にシリカを不活性ガス中で200℃以上(より好ましくは250℃以上)に加熱し表面のコートを安定化させることがより好ましい。
本発明においては、シリカ微粉体をあらかじめ、カップリング剤で処理した後にシリコーンオイルで処理する方法、または、シリカ微粉体をカップリング剤とシリコーンオイルで同時に処理する方法によって処理されたものが疎水化度の観点で好ましい。
シリカ微粉体の個数平均一次粒径(D1)が上記範囲であることにより、上記W/Bを制御することによるスペーサー効果が発揮され、付着力低減、及び磁気穂の高度なコントロールが達成されやすい。
上記個数平均一次粒径(D1)が5nm未満であると、シリカ微粉体同士が凝集しやすく、上記の効果が十分に得られにくい。一方、個数平均一次粒径(D1)が50nmより大きいと、シリカ微粉体の添加量を多くしても、やはり上述の効果が得られにくい。
ップリング剤、シリコ−ンオイル等により表面処理を施した、処理酸化チタン微粉体、処理アルミナ微粉体等、並びに、マグネシウム、亜鉛、コバルト、マンガン、ストロンチウム、セリウム、カルシウム、バリウム等のチタン酸塩及び/又はケイ酸塩が挙げられ、これらを2種以上、併用してもよい。
本発明においては、以下に述べるようなマイクロキャリアとしての効果を有し、特に本発明の効果をより発揮できることから、磁性トナーはチタン酸ストロンチウム微粉体を含有することが好ましい。さらに好ましくは、例えば焼結法によって生成し、機械粉砕した後、風力分級して、粒度分布が調整されたチタン酸ストロンチウム微粉体を用いることがより好ましい。
本発明においては、チタン酸ストロンチウム微粉体は、磁性トナー100質量部に対して、0.10乃至10質量部、好ましくは0.20乃至8質量部用いることが好ましい。
磁性トナーに外添されたチタン酸ストロンチウム微粉体は、上記のようにマイクロキャリアとしての効果を有する。本発明において、磁性トナーは、上述のように、磁性トナー担持体と規制部材の規制部において、入れ替わり性が高く、帯電付与と帯電緩和を繰り返しながら、安定した帯電量を保持することができる。さらにチタン酸ストロンチウム微粉体を添加することで、上記マイクロキャリアとしての効果を発揮し、磁性トナー粒子間の帯電付与、帯電緩和が効率的に行われることになり、さらに帯電量分布が均一になりやすいため好ましい。
すなわち、チタン酸ストロンチウム微粉体を添加することにより、さらに選択現像が抑制されると同時に、放置された後の画出しにおいても、磁性トナーの帯電が効率的に行われることで、放置後の画像濃度が薄くなる現象やカブリがさらに改善する傾向となる。
RaSが、0.60μm未満である場合には、磁性トナーの搬送が不十分になり、入れ替わり性を向上させにくい。また、磁性トナーの搬送性が低下しやすく、特に高い印字率の画像を出力した場合などに、磁性トナーの供給量が不足しやすく、濃度ムラや濃度薄などの問題が発生しやすい。さらに、規制部材の材質や使用環境によっては、規制部材や磁性トナー担持体にトナー融着することで、濃度ムラやスジなどの問題を引き起こしやすくなる傾向にある。一方、磁性トナー担持体の表面粗さRaSが1.50μmよりも大きいと、磁性トナーの搬送量が多すぎてしまい、やはりトナーの入れ替わり性が不十分となりやすい。また、磁性トナーのコート層が不安定になりやすく、その結果、磁性トナーの帯電量分布が不均一となりやすく、カブリや濃度薄などの問題を引き起こしやすくなる傾向にある。
磁性トナー担持体表面の凹凸を上記範囲とすることで、規制部での入れ替わり性は向上させやすいが、磁性トナー担持体から相対的に遠い位置に存在する規制部材近傍の磁性トナーは、その影響を受け難い。
そこで、本発明においては、RaS/RaBを1.0以上、3.0以下とすることにより、規制部材近傍における入れ替わり性がさらに向上するため好ましい。
RaS/RaBが1.0未満の場合には、相対的に磁性トナー担持体の搬送性が低くなるため、規制部材近傍に磁性トナーが滞留しやすくなる傾向にある。
一方、RaS/RaBが3.0を超える場合には、相対的に規制部材の凹凸が低くなるために、規制部材近傍における入れ替わり性向上の効果が低下する傾向にある。
本発明における磁性トナー担持体の表面粗さ(RaS)を上記範囲にするには、例えば、磁性トナー担持体の表層の研磨状態を変える、あるいは球状炭素粒子、カーボン微粒子
、グラファイト、樹脂微粒子等を添加することにより可能となる。また、規制部材の表面粗さ(RaB)を調整する方法としては、規制部材表面をテーパー研磨する方法等が挙げられる。
本発明の磁性トナーにワックスを用いる場合、その含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.5質量部以上、10質量部以下であることが好ましい。ワックスの含有量が、上記範囲であると、定着性が向上するとともに、磁性トナーの保存安定性を損なわれない。
また、ワックスは、樹脂製造時、樹脂を溶剤に溶解し、樹脂溶液温度を上げ、撹拌しながら添加混合する方法や、磁性トナー製造中の溶融混練時に添加する方法などにより結着樹脂に含有させることができる。
本発明に用いるワックスの示差走査型熱量計(DSC)で測定される最大吸熱ピークのピーク温度(以下、融点ともいう)は60℃以上、140℃以下である事が好ましく、より好ましくは70℃以上、130℃以下である。該最大吸熱ピークのピーク温度が60℃以上、140℃以下であると定着時に磁性トナーが可塑化しやすく、定着性が良化する。また、長期間保存してもワックスの染み出し等も生じ難く好ましい。
本発明において、最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、ワックス約10mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線から最大吸熱ピークのピーク温度を求める。
具体的には、ポリスチレン、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸オクチル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル等を用いることができ、これらは単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。この中でも特にスチレン系共重合体及びポリエステル樹脂が現像特性、定着性等の点で好ましい。
本発明の磁性トナーのガラス転移温度(Tg)は45℃以上、70℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が45℃以上、70℃以下であると、良好な定着性を維持しつつ保存安定性、そして耐久性を向上できる。
磁性トナーの磁気特性を上述のような範囲とすることで、すなわち、飽和磁化σsを比較的高くし、残留磁化σrを比較的低くすることで、磁性トナー担持体上で均一な穂を形成させやすくなる。これはおそらく、飽和磁化σsを一定の範囲とすることにより、安定した磁気穂を形成できると同時に、残留磁化σrが低いことで磁気凝集力が低下しやすくなるためであると考えられる。太さや長さが不均一な穂に比べて、均一な穂は弱いシェアでもくずれやすいため、上述したような規制部での入れ替わり性をさらに向上させることが可能になる。
その結果、磁気特性を上記範囲とすることにより、長期耐久後の放置による、画像濃度が薄くなる現象やカブリ、トナー融着による濃度ムラやスジをさらに抑制しやすい。
特に、飽和磁化σsが35Am2/kg以上、45Am2/kg以下の場合でも、残留磁化σrが3.0Am2/kgより大きい場合には、磁性トナーの磁気凝集力が大きくなりやすく、長期耐久後の放置による、画像濃度が薄くなる現象やカブリの抑制が低下する傾向にある。
磁性トナーの磁気特性は含有させる磁性粉体の磁気特性、含有量によって任意に調整することが可能である。
磁性粉体の形状としては、本発明において好ましい磁気特性に調整しやすいという観点から、球形、多面体、六面体等が好適である。なお、磁性粉体の形状は走査型電子顕微鏡(SEM)あるいは透過型電子顕微鏡(TEM)などによって確認することが出来、形状に分布がある場合は、存在する形状の内、最も多い形状をもって該磁性粉体の形状とする。
磁性粉体の個数平均粒径としては0.05〜0.40μmであることが好ましい。個数平均粒径が0.05μm未満の場合、黒色度の低下が顕著となり、着色力が不十分となる場合があるうえに、磁性粉体粒子どうしの凝集が強くなるため、分散性が低下する傾向となる。また、磁性粉体の表面積が増える事により磁性粉体の残留磁化が大きなものとなり、結果として磁性トナーの残留磁化も大きくなる傾向にある。
一方、個数平均粒径が0.40μmを超えると残留磁化は小さくなるものの、着色力が不足する傾向にある。加えて、個々の磁性トナー粒子に均一に磁性粉体を分散させることが確率的に困難となり、分散性が低下しやすくなる。
ここで、磁性体粒子の個数平均粒子径は、透過電子顕微鏡写真(倍率30000倍)より写真上の粒子を無造作に300個選び、その粒子を観察した際の最大径を計測し、該最大径の算術平均値をもって、個数平均粒子径とした。
なお、本発明において、磁性粉体及び磁性トナーの飽和磁化σs及び残留磁化σrは、振動型磁力計VSM P−1−10(東英工業社製)を用いて、25℃の室温にて外部磁場795.8kA/mで測定する。
なお、磁性トナー中の磁性粉体の含有量は、パーキンエルマー社製熱分析装置TGA Q5000IR等を用いて測定することができる。測定方法は、窒素雰囲気下において昇温速度25℃/分で常温から900℃まで磁性トナーを加熱し、100〜750℃の減量質量を磁性トナーから磁性粉体を除いた成分の質量とし、残存質量を磁性粉体量とする。
本発明に用いられる磁性粉体は、例えば下記の方法で製造することができる。第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量又は当量以上の水酸化ナトリウム等のアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHを7以上に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応を行い、磁性酸化鉄粉体の芯となる種晶をまず生成する。
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを5以上10以下に維持しながら空気を吹き込み水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粉体を成長させる。この時、任意のpH及び反応温度、撹拌条件を選択することにより、磁性粉体の形状及び磁気特性をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5未満にしない方が好ましい。このようにして得られた磁性体を定法によりろ過、洗浄、乾燥することにより磁性粉体を得ることができる。
負帯電用の荷電制御剤としては、有機金属錯化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯化合物;アセチルアセトン金属錯化合物;芳香族ハイドロキシカルボン酸または芳香族ダイカルボン酸の金属錯化合物等が挙げられる。市販品の具体例としては、Spilon Black TRH、T−77、T−95(保土谷化学工業(株))、BONTRON(登録商標)S−34、S−44、S−54、E−84、E−88、E−89(オリエント化学社)が挙げられる。
これらの荷電制御剤は単独、或いは二種以上組み合わせて用いることが可能である。これらの荷電制御剤の使用量は、磁性トナーの帯電量の点から、結着樹脂100質量部当たり、0.1乃至10.0質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1乃至5.0質量部である。
本発明の磁性トナーは、平均円形度を調整する工程を有する製造方法が好ましいが、そ
れ以外の製造工程においては、特に限定されず、公知の方法によって製造することができる。
そのような製造方法としては、以下の方法を好適に例示できる。
まず、結着樹脂及び磁性粉体、並びに、必要に応じて、ワックス及び荷電制御剤などの材料をヘンシェルミキサー又はボールミルの如き混合機により十分混合してから、ロール、ニーダー及びエクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏和及び混練して樹脂類を互いに相溶せしめる。得られた溶融混練物を冷却固化後、粉砕及び分級を行い、少なくともシリカ微粉体を前記混合機により外添混合することによって、磁性トナー得ることができる。
上記混合機としては、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)等が挙げられる。
上記混練機としては、KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)等が挙げられる。
上記粉砕のための機器としては、カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボ工業社製);スーパーローター(日清エンジニアリング)等が挙げられる。
このうち、ターボミルを使用し、微粉砕時の排気温度を調整することにより、平均円形度の制御が可能である。排気温度を低く(例えば40℃以下)すると、平均円形度の値が小さくなり、排気温度を高く(例えば50℃前後)すると、平均円形度の値が大きくなる。
上記分級のための機器としては、クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日清エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチック工業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)等が挙げられる。
粗粒等をふるい分けるために用いられる篩い装置としては、ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社製);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボ工業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い等が挙げられる。
トナーと当接する部位がポリフェニレンスルフィド、及びポリオレフィンのいずれかからなり、かつ、本発明の磁性トナーを備えたことを特徴とする。
以下、本発明の現像装置について図を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
図3は、本発明の現像装置の一例を示す模式的断面図である。また、図2は、本発明の現像装置が組み込まれた画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。
図2又は図3において、静電潜像が形成された像担持体である静電潜像担持体(感光体)1は、矢印R1方向に回転される。磁性トナー担持体3は、現像器4内の磁性トナー14を担持して、矢印R2方向に回転することによって、磁性トナー担持体3と静電潜像担持体(感光体)1とが対向している現像領域に磁性トナー14を搬送する。磁性トナー担持体3内には、磁性トナーを磁性トナー担持体3上に磁気的に吸引且つ保持する為に、磁石が内接されているマグネット16が配置されている。
また、静電潜像担持体(感光体)1の周囲に帯電ローラー2、転写部材(転写ローラー)5、クリーナー容器6、クリーニングブレード7、定着器8、ピックアップローラー9等が設けられている。静電潜像担持体(感光体)1は帯電ローラー2によって帯電される。そして、レーザー発生装置11によりレーザー光を静電潜像担持体(感光体)1に照射することによって露光が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。静電潜像担持体(感光体)1上の静電潜像は現像器4内の磁性トナーで現像されてトナー画像を得る。トナー画像は転写材を介して静電潜像担持体(感光体)1に当接された転写部材(転写ローラー)5により転写材(紙)10上へ転写される。トナー画像を載せた転写材(紙)10は定着器8へ運ばれ転写材(紙)10上に定着される。また、一部静電潜像担持体(感光体)1上に残された磁性トナー14はクリーニングブレード7によりかき落とされ、クリーナー容器6に収納される。
しかし、一般に、固定タイプの帯電部材を用いた場合、帯電部材と回転する静電潜像担持体の接触を均一に保持が難しく、帯電ムラが生じ易くなってしまう。このため、静電潜像担持体との接触を均一に保ち、均一な帯電を行う為に、静電潜像担持体と同方向に回転する帯電ローラーを用いる事がより好ましい。
帯電ローラーを用いたときの好ましいプロセス条件として、帯電ローラーの当接圧が4.9乃至490.0N/m(5.0乃至500.0g/cm)で、直流電圧もしくは、直流電圧に交流電圧を重畳したものが例示できる。交流電圧を重畳する場合、交流電圧は0.5乃至5.0kVpp、交流周波数は50乃至5kHz、直流電圧としては電圧の絶対値が200乃至1500Vである事が好ましい。なお、電圧の極性は用いる現像装置による。
帯電工程において用いられる交流電圧の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等が使用可能である。
帯電ローラーの材質としては、弾性体の材料として、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ウレタン、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材、またこれらを発泡させたものがあげられるが、これらに限定されるものでは無い。また、導電性物質を分散せずに、或いは導電性物質と併用してイオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
また、帯電ローラーに用いられる芯金としては、アルミニウム、SUS等が挙げられる。帯電ローラーは、静電潜像担持体としての被帯電体に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設し、帯電ローラーと静電潜像担持体の当接部である帯電当接部を形成さ
せる。
本発明において、規制部材は、ポリフェニレンスルフィド或いはポリオレフィンをシート状に成形したものをそのまま用いることもできるが、金属基体(金属弾性体)上にこれら樹脂を貼り合わせたり、コーティングしたりしたものも好適に用いることができる。
ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレンを用いることができ、具体的にはノバテックPP FW4BT(日本ポリプロ株式会社)、サーモラン3855(三菱化学株式会社)を好適に用いることができる。ポリフェニレンスルフィドとしては、トレリナ(東レ株式会社)を好適に用いることができる。特に、金属弾性体上に、ポリオレフィンフィルム(ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム等)、或いは、ポリフェニレンスルフィドフィルムを貼り合わせて、トナー規制部材としたものが好ましい。
また、ポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィンは、20質量%以下の割合であれば、帯電性等を調整するために他の樹脂、添加材を含有していても良い。
本発明において、規制部材はポリフェニレンスルフィド、又はポリオレフィンをシート状に成形したものをそのまま用いる事も出来るが、金属弾性体(図3における13)上にこれら樹脂を貼り合わせたもの、及びコーティングしたものも好適に用いる事が出来る。
規制部材と磁性トナー担持体との当接圧力は、磁性トナー担持体母線方向の線圧としては4.9乃至118.0N/m(5乃至120g/cm)である事が好ましい。当接圧力が4.9N/mより小さい場合、磁性トナーの均一塗布が為されにくく、カブリや飛散の原因となりやすい。一方、当接圧力が118.0N/mを超えると、磁性トナーに大きな圧力がかかり、磁性トナーの劣化が起こりやすくなる。
磁性トナー担持体上のトナー層としては、7.0g/m2以上、18.0g/m2以下のトナー層を形成することが好ましい。磁性トナー担持体上のトナー量が7.0g/m2よりも小さいと十分な画像濃度が得られ難い傾向にある。これは、静電潜像担持体上に現像するトナー量は[磁性トナー担持体上のトナー量]×[静電潜像担持体に対する磁性トナー担持体の周速比]×[現像効率]で決まるが、磁性トナー担持体上のトナー量が少ないと、いくら現像効率を上げても充分な量のトナーが現像しないためである。
一方、磁性トナー担持体上のトナー量が18.0g/m2よりも多くなると、現像効率が低くても充分な画像濃度が得られるように思えるが、実際には磁性トナーの均一帯電が困難となる傾向にあり、現像効率が上がらずに充分な画像濃度が得られ難い。また、均一帯電性が損なわれる事から転写性が低下すると共に、カブリの増大を招きやすくなる傾向にある。
なお、本発明において、磁性トナー担持体上のトナー量は磁性トナー担持体の表面粗さ(RaS)、規制部材の自由長、規制部材の当接圧を変える事により任意に変える事が可能である。また、磁性トナー担持体上のトナー量の測定であるが、外径が6.5mmの吸い口に円筒ろ紙を装着する。これを掃除機に取り付け、吸引しながら磁性トナー担持体上の磁性トナーを吸い取り、吸い取ったトナー量(g)を吸い取った面積(m2)で割った値をもって磁性トナー担持体上のトナー量とする。
本発明に使用される磁性トナー担持体は、アルミニウム、ステンレススチール等の金属又は合金で形成された導電性円筒物が好ましく使用される。充分な機械的強度及び導電性を有する樹脂組成物で導電性円筒物が形成されていても良く、導電性のゴムローラーを用いても良い。
本発明に使用される磁性トナー担持体は内部に多極を有する固定されたマグネットを有
している事が好ましく、磁極は3乃至10極有する事が好ましい。
本発明において、現像工程は磁性トナー担持体に対して交番電界を現像バイアスとして印加して、静電潜像担持体上の静電潜像に磁性トナーを転移させて磁性トナー像を形成する工程であることが好ましく、印加現像バイアスは直流電圧に交番電界を重畳した電圧でもよい。
交番電界の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また、直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成されたパルス波であっても良い。このように交番電界の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
前記磁性トナー担持体は、表面の仕事関数値が4.6eV以上、4.9eV以下であり、
前記トナー規制部材は、磁性トナーと接する部位がポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィンのいずれかであり、
前記磁性トナーは、
i)結着樹脂、及び磁性粉体を含有する磁性トナー粒子と、シリカ微粉体とを有し、
ii)負帯電性であり、
iii)粒子径分布(個数統計値)から求められる前記磁性トナーの理論比表面積B(m2/g)に対する、前記シリカ微粉体の添加量W(磁性トナーに対する質量%)の比[W/B]が、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
式(1) 2.5 ≦ W/B ≦ 10.0
<磁性トナーの重量平均粒径(D4)の測定方法>
磁性トナーの重量平均粒径(D4)は、種々の方法によって測定できるが、本発明においては、磁性トナーの粒子径分布より求められる理論比表面積と同様に、「コールター・カウンター Multisizer 3」を使用する。
磁性トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、磁性トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
磁性トナーの平均円形度は、フロー式粒子像測定装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)を用い、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
具体的な測定方法は、以下の通りである。まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約20mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2ml加える。更に測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(例えば「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
測定には、標準対物レンズ(10倍)を搭載した前記フロー式粒子像測定装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用する。前記手順に従い調製した分散液を前記フロー式粒子像測定装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定し、磁性トナーの平均円形度を求める。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Lat
ex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本発明においては、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像測定装置を使用する。解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行う。
フロー式粒子像測定装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
次に、上記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度は、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1.000になり、粒子像の外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200〜1.000の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
磁性トナー担持体表面の仕事関数値は、光電子分光装置AC−2[理研計器(株)製]を用い、下記条件で測定する。
・照射エネルギー:4.2eV〜6.2eV
・光量:300nW
・計数時間:10秒/1ポイント
・陽極電圧:2900V
磁性トナー担持体を1cm×1cmに切断して測定用試料片を作製する。これに4.2〜6.2eVの紫外光をエネルギー準位の低い方から高い方に向かって0.05eV間隔でスキャンする。このとき放出される光電子を計測し、その量子効率のべき乗プロットのしきい値から仕事関数値を算出する。
上記条件での測定により得られる仕事関数測定曲線を図4に示す。図4において、横軸は励起エネルギー[eV]、縦軸は放出された光電子の個数の0.5乗の値(規格化光量子収率)Yを示す。一般的に、励起エネルギー値がある閾値を超えると急激に光電子の放出、即ち規格化光量子収率が多くなり、仕事関数測定曲線が急速に立ち上がる。その立ち上がりの点を仕事関数値[Wf]と定義する。
表面粗さ(RaS)及び(RaB)は、JIS B0601(2001)の表面粗さ[具体的には、Ra:算術平均粗さ]に基づき、小坂研究所製サーフコーダーSE−3500を用いて測定する。測定条件は、カットオフ0.8mm、評価長さ8mm、送り速度0.5mm/sとする。
試料が磁性トナー担持体の場合、磁性トナー担持体の中央位置と塗工両端部との中間の位置の計3箇所、更に90度磁性トナー担持体を回転した後同様に3箇所、更に90度磁
性トナー担持体を回転した後同様に3箇所、計9点について各々測定し、その平均値をとる。一方、試料が規制部材の場合は、磁性トナー担持体と当接する部位について、両端部と中央部、およびその各中間地点の5点について各々測定し、その平均値をとる。
黒鉛化粒子を無反射試料板に充填し、リガク社製の試料水平型強力X線回折装置 RINT/TTR−II(商品名)にてCuKα線を線源としたX線回折チャートを得る。なお、CuKα線としてモノクロメーターにより単色化したものを使用した。
このX線回折チャートから面間隔d(002)はX線回折スペクトルから黒鉛(002)面からの回折線のピーク位置を求め、フラッグの公式(下記式(2))より黒鉛d(002)を算出する。ここでCuKα線の波長λは、0.15418nmである。
黒鉛d(002)=λ/2sinθ 式(2)
測定条件:
光学系 :平行ビーム光学系
ゴニオメータ :ローター水平型ゴニオメータ(TTR−2)
管電圧/電流 :50kV/300mA
測定法 :連続法
スキャン軸 :2θ/θ
測定角度 :10°〜50°
サンプリング間隔:0.02°
スキャン速度 :4°/min
発散スリット :開放
発散縦スリット :10mm
散乱スリット :開放
受光スリット :1.00mm
<磁性トナー担持体1の製造例>
コールタールピッチから溶剤分別によりβ−レジンを抽出し、これを水素添加、重質化処理を行った後、次いでトルエンにより溶剤可溶分を除去することでメソフェーズピッチを得た。そのメソフェーズピッチ粉末を微粉砕し、それを空気中において約300℃で酸化処理した後、窒素雰囲気下にて2800℃で熱処理を行い、分級を経て体積平均粒径3.4μm、黒鉛化度p(002)が0.39である黒鉛化粒子Aを得た。
次に、アンモニア触媒を使用したレゾ−ル型フェノール樹脂(大日本インキ化学工業社製、商品名:J325)を固形分換算で100質量部、導電性カーボンブラックA(デグサ社製、商品名:Special Black4)を40質量部、黒鉛化粒子Aを60質量部、及びメタノール150質量部を混合し、直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として用いたサンドミルにて2時間分散して塗料中間体M1を得た。
さらに、前記レゾール型フェノール樹脂を固形分換算で50質量部、4級アンモニウム塩(オリエント化学社製、商品名:P−51)を30質量部、導電性球状粒子1(日本カーボン社製、商品名:ニカビーズICB0520)を30質量部、及びメタノール40質量部を混合し、直径2mmのガラスビーズをメディア粒子としたサンドミルにて45分間分散して塗料中間体J1を得た。前記塗料中間体M1、及び塗料中間体J1を混合・攪拌して塗工液B1を得た。
次いで、この塗工液B1にメタノールを添加することで固形分濃度を38%に調整した。外径10mmφ、算術平均粗さRaが0.2μmの研削加工したアルミニウム製の円筒管を回転台に立てて回転させ、両端部にマスキングを施し、エアスプレーガンを一定速度
で下降させながら、塗工液B1を円筒管表面に塗工することで導電性樹脂被覆層を形成させた。なお、塗工条件は30℃/35%RHの環境下にて、塗工液の温度は恒温槽で28℃に制御した状態で塗工を実施した。続いて熱風乾燥炉により150℃で30分間加熱して導電性樹脂被覆層を硬化させ、算術平均粗さRa(RaS)が0.95μmである磁性トナー担持体1を作製した。この磁性トナー担持体1表面の仕事関数値を測定したところ、4.8eVであった。
上記の導電性カーボンブラックA 40質量部を導電性カーボンブラックB(東海カーボン製、商品名:#5500) 10質量部に代え、黒鉛化粒子Aを90質量部に変更した事以外は、上記と同様に塗工液B2を作製した。この塗工液B2を用い、上記と同様の方法にて算術平均粗さRa(RaS)が0.95μmである磁性トナー担持体2を作製した。この磁性トナー担持体の導電性樹脂被覆層の仕事関数値を測定したところ、4.6eVであった。
磁性トナー担持体1の製造において、処方を表1に示すように変更した事以外は磁性トナー担持体1の製造と同様にして磁性トナー担持体3から9を得た。磁性トナー担持体3から9の組成、及び、得られた磁性トナー担持体の物性を表1に示す。
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対してl.0当量以上、1.1当量以下の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対しリン元素換算で0.15質量%となる量のP2O5、鉄元素に対して珪素元素換算で0.50質量%となる量のSiO2を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液のpHを8.0とし、空気を吹き込みながら85℃で酸化反応を行い、種晶を有するスラリー液を調製した。
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し0.9当量、以上1.2当量以下となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液をpH7.6に維持して、空気を吹込みながら酸化反応をすすめ、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。濾過、洗浄した後、乾燥し、得られた粒子を解砕処理して、個数平均粒径が0.22μmの磁性粉体を得た。得られた磁性粉体1の物性を表2に示す。
磁性粉体1の製造において、P2O5の添加量、SiO2の添加量を適宜調整し、磁性粉体2乃至11を得た。得られた磁性粉体の物性を表2に示す。
4つ口フラスコ内にキシレン300質量部を投入し、昇温して還流させ、スチレン80質量部、アクリル酸−n−ブチル20質量部、及びジ−tert−ブチルパーオキサイド2質量部の混合液を5時間かけて滴下して、低分子量重合体(L−1)溶液を得た。
4つ口フラスコ内に脱気水180質量部とポリビニルアルコールの2質量%水溶液20質量部を投入した後、スチレン75質量部、アクリル酸−n−ブチル25質量部、ジビニルベンゼン0.005質量部、及び2,2−ビス(4,4−ジ−tert−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン(半減期10時間温度;92℃)0.1質量部の混合液を加え、撹拌し懸濁液とした。フラスコ内を十分に窒素で置換した後、85℃まで昇温して重合し、24時間保持した後、ベンゾイルパーオキサイド(半減期10時間温度;72℃)0.1質量部を追加添加し、さらに、12時間保持して高分子量重合体(H−1)の重合を完了した。
上記低分子量重合体(L−1)の均一溶液300質量部に上記高分子量重合体(H−1)25質量部を投入し、還流下で十分に混合した後、有機溶剤を留去して、スチレンアクリル樹脂1(ガラス転移点Tg:60℃、酸価:0mgKOH/g)を得た。
・スチレンアクリル樹脂1: 100質量部
・ワックス: 5.0質量部
(低分子量ポリエチレン、融点:102℃、数平均分子量(Mn):850)
・磁性粉体1: 95質量部
・荷電制御剤T−77(保土谷化学工業(株)): 1.5質量部
上記原材料をヘンシェルミキサーFM10C(三井三池化工機(株))で予備混合した後、回転数200rpmに設定した二軸混練押し出し機(PCM−30:池貝鉄工所社製)により、混練物の出口付近における直接温度が150℃となるように設定温度を調節し、混練した。
得られた溶融混練物を冷却し、冷却された溶融混練物をカッターミルで粗粉砕した後、得られた粗粉砕物を、ターボミルT−250(ターボ工業社製)を用いて、フィード量を
20kg/hrとし、排気温度が38℃になるようエアー温度を調整して微粉砕し、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級して、重量平均粒径(D4)が8.5μmの磁性トナー粒子1を得た。磁性トナー粒子1に係る製造条件及び物性について、表3に示す。
磁性トナー粒子の製造例1において、表3に示すように、磁性粉体の種類、添加量を変更し、微粉砕時の排温、分級条件を適宜調整することによって、磁性トナー粒子2乃至16を得た。磁性トナー粒子2乃至16に係る製造条件及びの物性を表3に示す。
磁性トナー粒子1について、理論比表面積Bを算出したところ、0.60m2/gであった。磁性トナー粒子1:100質量部に対して、シリカ微粉体[乾式法シリカ(BET比表面積:200m2/g、個数平均一次粒径(D1):12nm)100質量部をヘキサメチルジシラザン20質量部で表面処理し、次いでこの処理シリカ100質量部にジメチルシリコーンオイル10質量部で処理を行った疎水性シリカ微粉体]2.1質量部と、個数平均一次粒径が0.9μmのチタン酸ストロンチウム1.0質量部を、混合し、ヘンシェルミキサーFM10Cに投入した。ヘンシェルミキサーFM10Cにおいて、4000rpmの羽根回転数の条件で、5分間外添混合したのち、1分間停止して、装置内を降温させたのち、さらに5分間外添混合を実施した。この操作を、5分間外添混合の回数が5回になるように、繰り返すことにより、磁性トナー1を得た。磁性トナー1の物性について、表4に示す。
磁性トナーの製造例1において、表4に示すように、磁性トナー粒子を変更し、理論比表面積とシリカ微粉体の添加量により、W/Bを調整した以外は、磁性トナーの製造例1と同様にして、磁性トナー2乃至22を得た。磁性トナー2乃至25の物性について、表4に示す。
[評価1:高温高湿環境における耐久濃度、放置による濃度低下]
ヒューレットパッカード社製レーザービームプリンタ:Laser Jet2055dnのプロセススピードを310mm/secとなるように改造した評価機を用いた。
また、プロセスカートリッジを改造し、容量を2倍にし、磁性トナー担持体として、磁性トナー担持体1を搭載した。
次に、トナー規制部材は支持部材として、厚み100μmのりん青銅板の表面に、ブレード材質として厚み100μmのポリフェニレンスルフィドフィルム(トレリナフィルム
タイプ3000 東レ株式会社製)を貼り合わせたものを用いた。また、ポリフェニレンスルフィド表面をテーパー研磨し、磁性トナー担持体と当接する部位の表面粗さ(RaB)は0.48μmであった。
トナー規制部材12の現像容器への固定は図3に示すように長手方向で波打ちしないようにトナー規制部材12の片側自由端を2枚の金属弾性体13で挟み込み、ビス留めにより固定している。一方、トナー規制部材12の自由端側は先端部を磁性トナー担持体3の表面に所定の圧力で当接させて弾性変形している。トナー規制部材12は、上述のマグネット16の磁力によって磁性トナー担持体表面に引き付けられた磁性トナー14の層厚を規制するものである。本実施例ではトナー規制部材12が磁性トナー担持体3にかかる圧力を10N/mとし、磁性トナー担持体3との当接位置から自由端までの距離を2mmとした。この改造プロセスカートリッジに磁性トナー1を充てんした。
この改造カートリッジを搭載させた評価機を、32.5℃、80%RHの高温高湿環境に、一晩放置した。
これを画出し試験機として、印字率1%となる横線パターンを1枚/1ジョブとして、ジョブとジョブの間にマシンがいったん停止してから次のジョブが始まるように設定したモードで、A4普通紙(75g/m2)を使用して2万枚のプリント耐久試験を行った。磁性トナー担持体として比較的直径の小さいものを使用すると同時に、上記のようなモードにより、放置による濃度低下、カブリをより厳しく評価することができる。
2万枚終了時のベタ画像の画像濃度を測定したのち、そのまま同環境に5日間放置後、再度ベタ画像を出力し、画像濃度を測定した。
画像濃度は「マクベス反射濃度計」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定した。
2万枚終了時のベタ画像濃度(表6における「評価1 耐久後濃度」)と、さらに5日間放置した後のベタ画像濃度(表6における「評価1 放置濃度低下」)を、以下の基準に従って評価した。結果を表6に示す。
2万枚終了時のベタ画像濃度の判断基準を以下に示す。
A:1.40以上。
B:1.35以上1.40未満。
C:1.30以上1.35未満。
D:1.30未満。
5日間放置した後のベタ画像濃度の判断基準を以下に示す。
A:5日放置前の濃度に対して、0.05未満の濃度低下。
B:5日放置前の濃度に対して、0.05以上、0.10未満の濃度低下。
C:5日放置前の濃度に対して、0.10以上、0.15未満の濃度低下。
D:5日放置前の濃度に対して、0.15以上の濃度低下。
評価1の後、さらに、評価機及び改造プロセスカートリッジを、同環境に3日間放置した。
放置後、ベタ白画像を出力し、カブリを評価した。カブリは、リフレクトメーター(東京電色(株)製)により測定した転写紙の白色度と、ベタ白をプリント後の転写紙の白色度との比較からカブリ(%)を算出した。
カブリの判断基準を以下に示す。
A:紙面内のカブリ最大値が1.0%未満。
B:紙面内のカブリ最大値が1.0%以上、1.5%未満。
C:紙面内のカブリ最大値が1.5%以上、2.5%未満。
D:紙面内のカブリ最大値が2.5%以上。
評価1において、2万枚終了時に、合わせてハーフトーン画像を出力し、トナー融着による濃度ムラ及びスジを評価した。ハーフトーン画像の方が、ベタ画像よりも、濃度ムラやスジを厳しく評価することができる。
濃度ムラ、スジについての判断基準を以下に示す。
A:濃度ムラ、スジの発生がない。
B:ハーフトーン画像においては、軽微な濃度ムラ、スジが見られるが、ベタ画像では見られない。
C:ベタ画像においても、軽微な濃度ムラが見られるが、スジは目立たない。
D:ベタ画像において、濃度ムラ、スジが目立つ。
表5に示す構成により、実施例1と同様の評価を行った。結果を表6に示す。
Claims (6)
- 静電潜像が形成される静電潜像担持体、前記静電潜像を現像する磁性トナー、前記静電潜像担持体に対向して設けられ、前記磁性トナーを担持し搬送する磁性トナー担持体、及び、前記磁性トナー担持体に当接し、前記磁性トナー担持体に担持される磁性トナーを規制するトナー規制部材を備えた現像装置において、
前記磁性トナー担持体表面の仕事関数値が4.6eV以上、4.9eV以下であり、
前記トナー規制部材は、磁性トナーと接する部位がポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィンのいずれかであり、
前記磁性トナーは、
i)結着樹脂、及び磁性粉体を含有する磁性トナー粒子と、シリカ微粉体とを有しており、
ii)負帯電性であり、
iii)粒子径分布(個数統計値)から求められる前記磁性トナーの理論比表面積B(m2/g)に対する、前記シリカ微粉体の添加量W(磁性トナーに対する質量%)の比[W/B]が、下記式(1)
式(1) 2.5 ≦ W/B ≦ 10.0
を満たす、
ことを特徴とする現像装置。 - 前記磁性トナー担持体の表面粗さ(RaS)が0.60μm以上、1.50μm以下であり、
前記トナー規制部材の磁性トナーと当接する部位の表面粗さ(RaB)に対する、前記磁性トナー担持体の表面粗さ(RaS)の比[RaS/RaB]が1.0以上、3.0以下であることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 前記磁性トナーが、チタン酸ストロンチウム微粉体をさらに有することを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
- 前記磁性トナーの測定磁場795.8kA/mでの飽和磁化σsが35Am2/kg以上、45Am2/kg以下であり、残留磁化σrが3.0Am2/kg以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに一項に記載の現像装置。
- 静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、前記静電潜像担持体に対向して設けられた磁性トナー担持体に担持され、前記磁性トナー担持体に当接するトナー規制部材によって規制された磁性トナーで現像する現像方法であって、
前記磁性トナー担持体は、表面の仕事関数値が4.6eV以上、4.9eV以下であり、
前記トナー規制部材は、磁性トナーと接する部位がポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィンのいずれかであり、
前記磁性トナーは、
i)結着樹脂、及び磁性粉体を含有する磁性トナー粒子と、シリカ微粉体とを有し、
ii)負帯電性であり、
iii)粒子径分布(個数統計値)から求められる前記磁性トナーの理論比表面積B(m2/g)に対する、前記シリカ微粉体の添加量W(磁性トナーに対する質量%)の比[W/B]が、下記式(1)
式(1) 2.5 ≦ W/B ≦ 10.0
を満たす、
ことを特徴とする現像方法。 - 静電潜像が形成される静電潜像担持体、前記静電潜像を現像する磁性トナー、前記静電潜像担持体に対向して設けられ、前記磁性トナーを担持し搬送する磁性トナー担持体、及び、前記磁性トナー担持体に接し、前記磁性トナー担持体に担持される磁性トナーを規制するトナー規制部材を備えた現像装置に用いられる磁性トナーであって、
前記磁性トナー担持体の仕事関数値が4.6eV以上、4.9eV以下であり、
前記トナー規制部材は、磁性トナーと接する部位がポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィンのいずれかであり、
前記磁性トナーは、
i)結着樹脂、及び磁性粉体を含有する磁性トナー粒子と、シリカ微粉体とを有し、
ii)負帯電性であり、
iii)粒子径分布(個数統計値)から求められる前記磁性トナーの理論比表面積B(m2/g)に対する、前記シリカ微粉体の添加量W(磁性トナーに対する質量%)の比[W/B]が、下記式(1)
式(1) 2.5 ≦ W/B ≦ 10.0
を満たす、
ことを特徴とする磁性トナー。
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