JP2018163199A - 静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤の提供。【解決手段】ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂を含むトナー粒子であって、トナー粒子の表面で、前記ポリエステル樹脂を含む海部と前記スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、前記スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成しているトナー粒子、及び外添剤を有するトナーと、温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦72.5を満たすキャリアと、を有する静電荷像現像剤。【選択図】図1

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真法等、画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電及び静電荷像形成により、像保持体の表面に画像情報として静電荷像を形成する。そして、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面にトナー画像を形成し、このトナー画像を記録媒体に転写した後、トナー画像を記録媒体に定着する。これら工程を経て、画像情報を画像として可視化する。
例えば、特許文献1には、「少なくとも2種以上の結着樹脂及び離型剤からなるトナーにおいて、該結着樹脂は相互に非相溶で海島状の相分離構造をとり、連続相である海状の結着樹脂(A)に島状の結着樹脂(B)が分散し、該離型剤は島状の結着樹脂(B)中に実質的に内包されているトナー」が開示されている。
特許文献2には、「少なくとも2種類以上の樹脂及びワックスを含有し、該樹脂及びワックスが相互に非相溶であって海島状の相分離構造をとり、連続相である海状の樹脂に島状に他の樹脂が分散し、該島状の樹脂の一部に実質的にワックスが内包されているものと実質的にワックスが内包されていないものとを有するトナー」が開示されている。
特許文献3は、「少なくとも第1の重合体と第2の重合体を含有するトナーであって、該トナーは、第1の重合体を海とし、該第1の重合体中に長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体を主体とする第2の重合体が分散する海島構造(A)を有し、且つ、該海島構造(A)内においてさらに第2の重合体を海とし、第3の重合体を島とする海島構造(B)を含有するものであるトナー」が開示されている。
特開2002−258530号公報 特開2003−15348号公報 特開2011−180298号公報
本発明の課題は、トナー粒子の表面でのスチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%未満若しくは20atom%超えである静電荷像現像剤、又は、流動度及び嵩密度が式:65.0>流動度×嵩密度を満たす若しくは式:流動度×嵩密度>72.5を満たすキャリアを有する静電荷像現像剤に比べ、像保持体の表面に残留したトナーを除去し、除去したトナーを現像手段へ供給する方式(以下「トナーリクレーム方式」とも称する)の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
請求項1に係る発明は、
ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂を含むトナー粒子であって、トナー粒子の表面で、前記ポリエステル樹脂を含む海部と前記スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、前記スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成しているトナー粒子と、外添剤と、を有するトナーと、
温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦72.5を満たすキャリアと、
を有する静電荷像現像剤。
請求項2に係る発明は、
前記トナーが、外添剤としてオイル処理シリカ粒子が外添されている請求項1に記載の静電荷像現像剤。
請求項3に係る発明は、前記オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径が50nm以上200nmである請求項2に記載の精電荷像現像剤。
請求項4に係る発明は、
前記スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率が60質量%以上90質量%以下である請求項3に記載の静電荷像現像剤。
請求項5に係る発明は、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、
画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
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7に係る発明は、
前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項6に記載のプロセスカートリッジ。
請求項8に係る発明は、
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、
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、
除去したトナーを前記現像手段へ供給するトナー供給手段と、
を備える画像形成装置。
請求項9に係る発明は、
前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項8に記載の画像形成装置。
請求項10に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
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工程と、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容した現像手段により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程と、
除去したトナーを、前記現像手段へ供給するトナー供給工程と、
を有する画像形成方法。
請求項11に係る発明は、
前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項10に記載の画像形成方法。
請求項1に係る発明によれば、トナー粒子の表面でのスチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%未満若しくは20atom%超えである静電荷像現像剤、又は、流動度及び嵩密度が式:65.0>流動度×嵩密度を満たす若しくは式:流動度×嵩密度>72.5を満たすキャリアを有する静電荷像現像剤に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項2に係る発明によれば、トナーが外添剤としてシランカップリング剤処理シリカ粒子のみが外添されている場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項3に係る発明によれば、オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径が50nm未満、又は200nm超えの場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項4に係る発明によれば、スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率が60質量%未満である場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項5、6、8、又は10に係る発明によれば、トナー粒子の表面でのスチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%未満若しくは20atom%超えである静電荷像現像剤、又は、流動度及び嵩密度が式:65.0>流動度×嵩密度を満たす若しくは式:流動度×嵩密度>72.5を満たすキャリアを有する静電荷像現像剤を適用した場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
請求項7、9、又は11に係る発明によれば、現像剤保持部材に対向する部位が平面である層規制部材を有する現像手段を適用した場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制するプロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置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の一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像(以下、「像現像」と称する)は、トナー粒子及び外添剤を有するトナーと、キャリアと、を有する。
トナー粒子は、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂を含み、トナー粒子の表面で、ポリエステル樹脂を含む海部とスチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成している。
キャリアは、温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:6.50≦流動度×嵩密度≦72.5を満たす。
ここで、トナーリクレーム方式の画像形成装置では、クリーニング手段で除去したトナーを現像手段へ供給する。ここで、クリーニング手段で除去後、現像手段へ供給されるトナーを「リクレームトナー」とも称する。
そのため、リクレームトナーは、クリーニングにより機械的な負荷が掛かり、トナー粒子の表面に埋没しやすくなる。そして、トナー粒子の表面に外添剤が埋没された状態のリクレームトナーが現像手段へ供給されることとなる。また、トナー粒子の表面への外添剤の埋没が進行しリクレームトナーは、像保持体から転写され難く、繰り返し、現像手段へ供給されることとなる。
このような「外添剤の埋没が進行したリクレームトナー」が現像手段内に存在すると、トナーが凝集し、比較的凝集力が弱いトナー凝集体(以下「ソフト凝集体」とも称する)を形成する。
ソフト凝集体は、例えば、1)リクレームトナーとトナーカートリッジから補給されるトナーとの外添剤埋没状態の違いによる帯電差で、静電的な付着力の増加、2)リクレームトナーの外添剤埋没によるトナー粒子表面の非静電的な付着力の増加により、発生する。特に、外添剤埋没によりリクレームトナーは、流動性が低下しているため、現像手段内でトナー及び現像剤の流れが悪い箇所に溜まりやすくなり、ソフト凝集体を形成しやすい。
一方、ソフト凝集体は、生成後、現像手段内での機械的及び熱的な負荷により、凝集力が強いトナー凝集体(以下「ハード凝集体」とも称する)となる。
そして、ハード凝集体は、現像手段内において、現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材と現像剤保持部材との間で詰まり、筋状の画像欠陥が発生する。
特に、この、筋状の画像欠陥は、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに顕著に生じる。その理由は、次の通りである。
低画像密度の画像形成を繰り返し実施すると、トナーの消費量が低く、現像装置内で同じトナーに機械的な負荷が掛り続ける。すると、トナー粒子の表面への外添剤の埋没が進行し、ソフト凝集体が形成されやすくなる。
その後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施すると、装置内温度が昇温するため、現像手段内でトナーに機械的な負荷に加え、熱的な負荷が掛かり、ソフト凝集体がハード凝集体となりやすくなる。
そして、装置内温度が低下した翌日に、高画像密度の画像を形成すると、ハード凝集体が層規制部材と現像剤保持部材との間で詰まり、筋状の画像欠陥が発生し易くなる。
それに対して、本実施形態に係る像現像は、上記構成により、トナーリクレーム方式(像保持体の表面に残留したトナーを除去し、除去したトナーを現像手段へ供給する方式)の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する。その理由は、次の通り推測される。
トナー粒子の表面で上記海島構造を形成しているトナー粒子は、外添剤が埋没しても、スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部(つまり、露出したスチレン(メタ)アクリル樹脂)がポリエステル樹脂との帯電列差がある為、帯電制御剤的に機能しスチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部に電荷が溜まりやすく、トナー粒子の表面の電荷分極が抑制され実質上帯電分布が均一に近い状態となる。
そのため、トナー粒子表面で上記範囲でスチレン(メタ)アクリル樹脂が露出していると、外添剤の埋没が進行したリクレームトナーとトナーカートリッジから補給されるトナーとの外添剤埋没状態の違いによる帯電差が小さくなり、トナーの静電的な付着力が低減される。
また、トナー表面の帯電分極が抑制されるため、キャリアの表面の電荷分布も均一に近くなることで、キャリア間の適度な斥力が働き、トナーに対する機械的な負荷(摺擦負荷)が低減される。
さらに、トナー粒子の表面が非相溶な樹脂(ポリエステル樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂)の海島構造を形成し、かつトナー粒子表面で上記範囲でスチレン(メタ)アクリル樹脂が露出していると、トナー粒子同士が接触したとき、同一樹脂の接点が少なくなり、トナーの非静電的な付着力が低減される。
一方、キャリアの式:流動度×嵩密度は、単位体積当たりのキャリア粒度速度である。キャリアの式:流動度×嵩密度の値が小さいと、キャリアの比重が大きいか、又はキャリアの表面の凹凸が大きく機械的な負荷が大きくなることを示す。そのため、流動度×嵩密度の値が小さいと、現像手段内で、キャリアの流れが低下し、攪拌部材又は層規制部材にキャリアが溜り、キャリアの入れ替わりが生じずに、ソフト凝集体が生成しやすくなる。
キャリアの式:流動度×嵩密度の値が大きいと、キャリアの流動性が良すぎるか、又はキャリア比重が小さくトナーへの帯電付与能力が低下することを示す。そのため、流動度×嵩密度の値が大きいと、トナーへの機械的負荷が増大し外添剤埋没が促進されやすくなる。その結果、トナーの静電的な付着力が増加し、ソフト凝集体を生成しやすくなる。また、キャリアの流動性が良すぎると、現像手段内で、現像剤が最密充填に近づく現象(パッキング)が生じ、攪拌部材による攪拌時にキャリアがスリップして攪拌され難くなり、キャリアの入れ替わりが生じずに、ソフト凝集体が生成しやすくなる。
一方で、キャリアの式:流動度×嵩密度の値を上記範囲にすると、上記現象が抑制され、ソフト凝集体の発生が抑えられる。その結果、ハード凝集体の発生も抑えられる。
以上から、本実施形態に係る像現像は、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制すると推測される。
以下、本実施形態に係る像現像について詳細に説明する。
本実施形態に係る像現像は、トナー粒子と、トナー粒子に外添される外添剤と、を有している。
(トナー粒子)
トナー粒子は、結着樹脂を含む。トナー粒子は、着色剤、離型剤、その他の添加剤を含んでもよい。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂が適用される。結着樹脂としては、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂以外のその他の結着樹脂を含んでもよい。
・ポリエステル樹脂
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば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等)、脂環式ジオール(例えば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等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノール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等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から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算出する。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
・スチレン(メタ)アクリル樹脂−
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリロイル基を有する単量体とを少なくとも共重合した共重合体である。
ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」のいずれをも含む表現である。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」のいずれをも含む表現である。
スチレン骨格を有する単量体(以下、「スチレン系単量体」と称する)としては、例えば、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。スチレン系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリロイル基を有する単量体(以下、「(メタ)アクリル系単量体」と称する)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸n−メチル、(メタ)アクリル酸n−エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、60質量%以上90質量%以下が好ましく、70質量%以上90質量%以下がより好ましく、75質量%以上90質量%以下がさらに好ましい。
特に、スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率を上記範囲と多くすると、外添剤としてオイル処理シリカ粒子を適用したとき、オイル処理シリカ粒子から遊離したオイルとの親和性が高まる。そのため、外添剤としてオイル処理シリカ粒子を適用したとき、トナー粒子の表面に点在する島部に局所的にオイルが付着するため、トナー粒子の凝集を抑えられやすくなる。そのため、筋状の画像欠陥の発生が抑制されやすくなる。
なお、スチレン比率は、スチレン(メタ)アクリル樹脂を合成するための全単量体に対するスチレンの重量比である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、架橋構造を有してもよい。架橋構造を有するスチレン(メタ)アクリル樹脂は、例えば、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有る単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合して、架橋した架橋物が挙げられる。
架橋性単量体としては、例えば、2官能以上の架橋剤が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルアソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
全単量体に対する架橋性単量体の共重合比(質量基準、架橋性単量体/全単量体)は、例えば2/1000乃至30/1000であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、例えば、30000以上200000以下がよく、好ましくは40000以上100000以下、より好ましくは50000以上80000以下である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、ポリエステル樹脂の重量平均分子量と同様に測定する。
ここで、全結着樹脂に対するポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂の合計割合は、例えば、85質量%以上がよく、好ましくは95質量%以上、より好ましくは100質量%である。
また、ポリエステル樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂との質量比(ポリエステル樹脂/スチレン(メタ)アクリル樹脂)は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、100/125以上100/6以下が好ましく、100/50以上100/6以下がより好ましく、100/30以上100/6以下がさらに好ましい。
また、トナー粒子に対するポリエステル樹脂の含有量は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、35質量%以上90質量%以下が好ましく、60質量%以上85質量%以下がより好ましく、70質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
一方、トナー粒子に対するスチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、5質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上30質量%以下がより好ましく、5質量%以上25質量%以下がさらに好ましい。
・その他の結着樹脂
その他の結着樹脂としては、例えば、スチレン類(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)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、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、メタクリル酸エチル、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)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(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)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂(ただし、スチレン(メタ)アクリル樹脂を除くビニル系樹脂)が挙げられる。
その他の結着樹脂としては、結着樹脂としては、例えば、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、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物も挙げられる。
これら、その他の結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、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、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、トナー粒子の表面で、ポリエステル樹脂を含む海部とスチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率(トナー粒子の表面におけるスチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率)が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成している。
海島構造とは、ポリエステル樹脂を含む海部を連続相とし、スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部が分散相として分散している構造を示す。
なお、島部は、スチレン(メタ)アクリル樹脂と共に、他の成分(離型剤等)を含んでもよい。また、島部は、スチレン(メタ)アクリル樹脂単独の島部、他の成分(離型剤等)単独の島部が混在していてもよい。
ここで、トナー粒子表面において、海島構造の有無は、以下の方法により判別できる。トナーを30℃のデシケーター内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出形走査顕顕微鏡(FE−SEM 日立ハイテクノロジーズ社製S‐4800)にて染色されたトナーSEM画像を得る。離型剤、スチレン(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル樹脂の順で四酸化ルテニウムに染色され易いので、染色度合いに起因する濃淡で、各成分を識別し、海島構造の有無を確認する。なお、濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。
島部のドメイン径はトナー粒子表面を30個選択し、染色されたスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部のドメインの最大長を測定し、該最大長をドメイン直径とみなし、その算術平均径とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合は、トナー2gに対し0.2%の界面活性剤水溶液50mlを加え馴染ませたのち40℃にて超音波処理を行い外添剤を除去し乾燥して回収したトナーサンプルを用いて測定する。また、超音波処理は処理時間を振り、上記XPSにて外添剤起因の元素強度が安定するまで行う。また、界面活性剤を用いた場合には界面活性剤が除去されるまでトナーを洗浄してから回収を行う。
ここで、トナー粒子の表面において、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率は、5atom%以上20atom%以下であるが、筋状の画像欠陥抑制の観点から、7atom%以上20atom%以下が好ましく、10atom%以上20atom%以下がより好ましい。
また、トナー粒子表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部のドメイン径は、0.1μm以上0.6μm以下が好ましく、0.3μm以上0.5μm以下がより好ましい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率は、XPS(X線光電子分光)測定により求める値とする。XPS測定は、測定装置として日本電子社製、JPS−9000MXを使用し、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30mAに設定する。
そして上記条件で得られたC1Sスペクトルから、トナー粒子表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂に起因する成分をピーク分離することによってトナー粒子表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂の成分量を定量する。ピーク分離は、測定されたC1Sスペクトルを、最小二乗法によるカーブフィッティングを用いて各成分に分離する。分離のベースとなる成分スペクトルとしては、トナー粒子の作製に用いた。スチレン(メタ)アクリル樹脂、及びポリエステル樹脂等の他の成分を単独に測定して得られたC1Sスペクトルを用いる。
なお、トナーが外添剤を有する場合は、トナー2gに対し0.2%の界面活性剤水溶液50mlを加え馴染ませたのち40℃にて超音波処理を行い外添剤を除去し乾燥して回収したトナーサンプルを用いて測定する。また、超音波処理は処理時間を振り、上記XPSにて外添剤起因の元素強度が安定するまで行う。また、界面活性剤を用いた場合には界面活性剤が除去されるまでトナーを洗浄してから回収を行う。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア部)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよいが、コア・シェル構造のトナー粒子であることが好ましい。
ここで、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率を上記範囲とする観点から、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂として、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含んで構成された被覆層と、で構成されていることが好ましい。
被覆層の厚さは、トナー粒子の体積平均粒径に対し、5%以上30%以下の厚みが好ましく、5%以上15%以下の厚さがより好ましい。
被覆層の厚さは、次の方法により測定する。トナーをエポキシ樹脂などに包埋し、ダイヤモンドナイフなどで切削することで薄切片を作製する。この薄切片を透過型電子顕微鏡(TEM)などで観察、複数のトナー粒子の断面画像を撮影する。トナー粒子の断面画像から被覆層の厚さを20か所測定して、その平均値を採用する。尚、測定するトナー粒子はトナー体積平均粒径に対し80%以上のトナー断面径のトナーを抽出し測定を行う。また、断面画像において被覆層の観察が難しい場合は、染色を行って観察することで、測定を容易にすることもできる。
また、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率を上記範囲とする観点から、トナー粒子内部のスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメイン径は、0.3μm以上1.5μm以下が好ましく、0.4μm以上1.0μm以下がより好ましい。
トナー粒子内部のスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメイン径は、以下の方法により測定できる。
トナーをエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。得られた固形物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。トナー表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部ドメイン径と同様にしてトナー断面SEM画像を得る。前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の60%以上であるトナー断面を30個選択し、染色されたスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメインを100個観察する。それぞれの最大長を測定し、該最大ドメイン径と見なしその算術平均を平均径とする。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)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%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の平均円形度としては、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は4500個とする。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、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。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
これらの中でも、外添剤は、トナー凝集性を抑制するためにトナー粒子表面への付着をある程度ゆるい付着状態にすることが必要であり、トナーへの付着性及び外添剤の凝集性の観点からシリカ粒子が好ましく、特にオイル処理シリカ粒子が好ましい。オイル処理シリカ粒子は、オイルにより表面処理されたシリカ粒子である。オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径は50nm以上200nmが好ましく、80nm以上150nmがより好ましい。
オイル処理シリカ粒子から遊離したオイルは、海島構造のうち、海部に含むポリエステル樹脂よりも、極性の小さい島部に含むスチレン(メタ)アクリル樹脂に親和性が高く移行しやすい性質を持つ。そのため、外添剤としてオイル処理シリカ粒子を適用すると、トナー粒子の表面に点在する島部に局所的にオイルが付着するため、トナー粒子の凝集を抑えられやすくなる。そのため、筋状の画像欠陥の発生が抑制されやすくなる。
オイル処理の対象となるシリカ粒子としては、シリカ、すなわちSiOを主成分とする粒子であればよく、結晶性でも非晶性でもよい。また、シリカ粒子は、水ガラスやアルコキシシラン等のケイ素化合物を原料に製造された粒子であってもよいし、石英を粉砕して得られる粒子であってもよい。
具体的には、シリカ粒子としては、例えば、ゾルゲルシリカ粒子、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフェームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子が挙げられる。
シリカ粒子に表面処理するオイルとしては、潤滑油及び油脂からなる群から選択される1以上の化合物が挙げられる。オイルとして具体的には、例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイル、フッ素オイル、植物性オイル等が挙げられる。オイルは、1種で用いてもよいし、複数種用いてもよい。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル、メタクリル変性シリコーンオイル、αメチルスチレン変性シリコーンオイル等が挙げられる。
パラフィンオイルとしては、例えば、流動パラフィン等が挙げられる。
フッ素オイルとしては、例えば、フッ素オイル、フッ素塩化オイル等が挙げられる。
鉱物油としては、例えば、機械油等が挙げられる。
植物性オイルとしては、例えば、ナタネ油、パーム油等が挙げられる。
これらオイルの中でも、筋状の画像欠陥の発生を抑制する点から、シリコーンオイルが好ましい。
オイル処理シリカ粒子の遊離オイル量は、筋状の画像欠陥の発生を抑制する点から、3質量%以上15質量%以下が好ましく、5質量%以上10質量%以下がより好ましい。
遊離オイル量は、オイル処理シリカ粒子全体に対する遊離オイル量の割合である。そして、遊離オイル量は、次に示す方法により測定される値である。
オイル処理シリカ粒子に対して、日本電子(JEOL)製AL−400(磁場9.4T(H核400MHz))を用い、プロトンNMRの測定を行う。サンプル、重クロロホルム溶媒、基準物質としてTMSをジルコニア製サンプルチューブ(直径5mm)に充填する。このサンプルチューブをセットして、例えば、周波数:Δ87kHz/400MHz(=Δ20ppm)、測定温度:25℃、積算回数:16回、分解能0.24Hz(32000point)で測定を行い、遊離したオイル由来のピーク強度から検量線を用いて遊離オイル量に換算する。
例えば、オイルとしてジメチルシリコーンオイルが用いられている場合には、未処理のシリカ粒子とジメチルシリコーンオイル(5水準程度量を振る)のNMR測定を行い、オイル遊離量とNMRピーク強度との検量線を作成する。そして、検量線を用いて、遊離オイル量を算出する。
ここで、外添剤(特にオイル処理シリカ粒子)の体積平均粒径は、次の方法により測定する。
外添剤の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により観察する。次に、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径及び最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。得られた球相当径の体積基準での累積頻度における50%径(D50v)を外添剤の体積平均粒径とする。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。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。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、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。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合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、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として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。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−融合・合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ただし、ここで、第2粒子を形成するための「樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液」は、ポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液、及びスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液を使用する。また、ポリエステル樹脂粒子及びスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散された混合樹脂粒子分散液を使用してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
(キャリア)
キャリアは、温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦72.5を満たすキャリアを適用する。
キャリアは、筋状の画像欠陥抑制の観点から、流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦70.0満たすキャリアが好ましく、流動度及び嵩密度が式:66.0≦流動度×嵩密度≦67.5を満たすキャリアがより好ましい。
キャリアの流動度は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、温度25℃湿度50%環境下において、25.0sec/50g以上40.0sec/50 g以下が好ましく、25.0sec/50g以上37.5sec/50g以下がより好ましく、30.0sec/50g以上35.0sec/50g以下がさらに好ましい。
キャリアの流動度は、キャリア芯材(例えばフェライトコア)の表面の凹凸の平均間隔SmをSm≦2.0μmとすること、又は表面粗さRa(JISB0601に準拠)を≧0.1μmにすること等により制御できる。
ここで、キャリアの流動度は、25℃、50RH%で、JIS−Z2502(年号:2000)に準じて測定される値とする。
キャリアの嵩密度は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、1.5g/cm以上2.2g/cm以下が好ましく、1.6g/cm以上2.1g/cm以下がより好ましく、1.8g/cm以上2.0g/cm以下がさらに好ましい。
キャリアの嵩密度は、例えば、キャリアの表面を凹凸の平均粗さRaを0.20μm以上0.25μm以下にすることなどによりにより制御される。
ここで、キャリアの嵩密度は、JIS Z 2504(2012年)に準じて、キャリアを80g秤量し、嵩密度測定器(筒井理化学器機株式会社製)により測定される値とする。
キャリアの体積平均粒径(「D50」とも称する)は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、20μm以上100μm以下が好ましく、25μm以上80μm以下がより好ましく、25μm以上50μm以下がより好ましい。
ここで、キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置LA−700(堀場製作所社製)により測定される値とする。具体的には、測定装置により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%となる粒子径を体積平均粒径とする。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、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。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、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−アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、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、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子、樹脂粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
樹脂粒子は、帯電制御を目的としてキャリアの被覆樹脂層に含有することが好ましい。
樹脂粒子としては、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子が挙げられる。
熱可塑性樹脂粒子の例としては具体的には、ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリビニル樹脂又はポリビニリデン樹脂(ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等)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ン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等)、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の粒子が挙げられる。
熱硬化性樹脂粒子の例としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂(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、ポリアミド樹脂等)、エポキシ樹脂等の粒子が挙げられる。
キャリアの被覆樹脂層の厚みは、0.1μm以上5μm以下が好ましく、0.3μm以上3μm以下がより好ましい。被覆樹脂層の厚みが0.1μmより小さいと芯材表面に均一で平坦な被覆樹脂層を形成することが難しい。また、被覆樹脂層の厚みが5μmより大きいとキャリア同士が凝集したりして均一に近いキャリアを得ることが難しい。
また、被覆樹脂層に樹脂粒子を分散させた場合、キャリアの帯電サイトが増加するためキャリアの表面分極が抑制され、トナーへの帯電付与が均一となることでトナー凝集も抑制される。さらに、キャリア表面に樹脂粒子が露出することでキャリアの充填性(パッキング性)が低下し、キャリアに付与される機械的負荷が緩和される。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した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、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、除去したトナーを現像手段へ供給するトナー供給手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程と、除去したトナーを、現像手段へ供給するトナー供給工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
ここで、現像手段は、像保持体の表面に対向して配置され、静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有することが好ましい。
現像剤保持体と層規制部材と間を現像剤が通過するとき、現像剤保持部材に対向する層規制部材の部位により現像剤のトナーに機械的な負荷を与えやすい。そこで、現像剤保持部材に対向する層規制部材の部位を湾曲にすると、現像剤のトナーに機械的な負荷を与え難くなる。それにより、トナー粒子表面への外添剤の埋没が抑制される。その結果、ソフト凝集体と共に、ハード凝集体の発生も抑えられ、筋状の画像欠陥の発生が抑制され易くなる。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
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、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置300は、例えば、直方体の筐体200を有し、筐体200内の下方側には記録紙(記録媒体の一例)Pを収納する用紙入れ204が設けられている。また、用紙入れ204に収納された記録紙Pを引き出すためのアームの一端側に配置された引出ロール92、他端側に配置されたロール94、及び、ロール94に対向して配置されたロール96が設けられている。
画像形成に当たっては、用紙入れ204に収納された記録紙P位置に応じて、引出ロール92を下方へ移動させると共に、引出ロール92が最上層の記録紙Pに接触した状態で回転することで、記録紙Pの引出しを行う。引き出された記録紙Pはロール94、96に搬送され、ロール96の用紙搬送方向下流側に配置されたロール対82に挟まれて搬送される。またロール対82の搬送方向下流側には、互いに対向して配置されたロール84とロール86、記録紙Pの搬送方向を変更するロール88が設けられ、さらに、ロール対90が順に設けられている。
また、画像形成装置300は、筐体200内の上方側に、時計回り方向に回転する円筒状の感光体(像保持体の一例)10が設けられている。
感光体10の周囲には、帯電ロール(帯電手段の一例)20、露光装置(静電荷像形成手段の一例)30、現像装置(現像手段の一例)40、転写ロール(転写手段の一例)52、除電装置(除電手段の一例)60、及びクリーニング装置(クリーニング手段の一例)70が、時計回り方向に沿って順次設けられている。具体的には、感光体10の周囲には、感光体10に対向して設けられ、感光体10の表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール20と、帯電ロール20により帯電した感光体10の表面を露光して静電荷像を形成する露光装置30と、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置40と、を備えている。さらに、感光体10に対向して設けられ、記録紙Pにトナー画像を転写する転写ロール52と、転写ロール52にトナー画像を転写した後の感光体10の表面に、除電光を照射して除電する除電装置60と、感光体10の表面を清掃して、残留したトナーを除去するクリーニング装置70と、除去したトナー(回収トナー)を現像装置40へ供給する供給搬送路74(トナー供給手段の一例)と、を備えている。なお、除電装置60は、必要に応じて設けられる装置である。
上記においては、帯電ロール20により感光体10の表面を負に帯電させ、帯電した感光体10の表面に、露光装置30により静電荷像を形成する。
以下、現像装置40について説明する。現像装置40は、現像領域で感光体10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二成分現像剤を収容する現像容器41を有している。現像容器41は、現像容器本体41Aとその上端を塞ぐ現像容器カバー41Bとを有している。
現像容器本体41Aはその内側に、現像ロール42(現像剤保持体の一例)を収容する現像ロール室42Aを有しており、現像ロール室42Aに隣接して、第1攪拌室43Aと第1攪拌室43Aに隣接する第2攪拌室44Aとを有している。また、現像ロール室42A内には、現像容器カバー41Bが現像容器本体41Aに装着されたときに、現像ロール42表面の現像剤の層厚を規制する層厚規制ロール45(層厚規制部材の一例)が設けられている。
ここで、層厚規制部材として、層厚規制ロール45(例えば、円柱状若しくは円筒状の樹脂製又は金属製の部材等)を適用した例を示したが、層厚規制部材は、現像ロール42に対向した部位が、湾曲面となっている樹脂製又は金属製の板状部材であってもよい。
第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aの間には仕切り壁41Cにより仕切られており、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aは仕切り壁41Cの長手方向(現像装置長手方向)両端部に開口部(不図示)が設けられて通じており、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aによって循環攪拌室(43A+44A)を構成している。
現像ロール室42Aには、感光体10と対向するように現像ロール42が配置され、現像ロール42と感光体10とは、逆方向に回転している。現像ロール42は、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43Aに存在する現像剤は、磁性ロールの磁力によって現像ロール42の表面上に吸着される。また、現像ロール42はそのロール軸が現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。
現像ロール42のスリーブには、バイアス電源(不図示)が接続され、例えば、直流成分(AC)に交流成分(DC)を重畳した現像バイアスが印加されるようになっている。
第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aには現像剤を攪拌しながら搬送する第1攪拌部材43(攪拌・搬送部材)及び第2攪拌部材44(攪拌・搬送部材)が配置されている。第1攪拌部材43は、現像ロール42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44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、攪拌部材は現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。そして、第1攪拌部材43及び第2攪拌部材44は、その回転によって、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aの中の現像剤は互いに逆方向に搬送されるように配置されている。
次に、クリーニング装置70について説明する。クリーニング装置70は、筐体71と、筐体71から突出するように配置されるクリーニングブレード72を含んで構成されている。クリーニングブレード72は、板状として形成されており、先端部(以下、エッジ部とも称する)が感光体10に接触するように設けられている。また、クリーニングブレード72は、感光体10における転写ロール52による転写位置より回転方向(時計回り方向)下流側で且つ、除電装置60によって除電される位置より回転方向下流側に設けられている。
クリーニングブレード72は、感光体10が時計回り方向に回転することによって、記録紙Pに転写されずに感光体10の表面に残留しているトナーや記録紙Pの紙粉等の異物を堰き止めて、感光体10から除去する。
ここで、クリーニングブレード72の材質としては公知の材質を用いてもよく、例えばウレタンゴム、シリコンゴム、フッソゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム等を用いてもよい。その中で特に、耐摩耗性に優れていることからポリウレタンを用いる事が好ましい。
また、筐体71内の底部には、搬送部材73が配置されており、筐体71における搬送部材73の搬送方向下流側にはクリーニングブレード72により除去されたトナー(現像剤)を現像装置40へ供給するための供給搬送路74の一端が連結されている。そして、供給搬送路74の他端は現像装置40(第2攪拌室44A)に連結されている。
クリーニング装置70は、筐体71の底部に設けられた搬送部材73の回転に伴い、クリーニングブレード72により除去されたトナーを、供給搬送路74を通じて現像装置40(第2攪拌室44A)へと供給する。第2攪拌室44Aに供給された回収トナーは、第2攪拌室44Aに収容されているトナーとともに攪拌され、再利用される。画像形成装置300は、回収トナーを再利用するトナーリクレーム方式を採用している。なお、現像装置40には、トナー供給管(不図示)を通じて、トナーカートリッジ46に収められたトナーの供給もなされる。
また、感光体10に対向して設けられている転写ロール52が配置された位置まで搬送された記録紙Pは、転写ロール52によって感光体10に押圧され、感光体10の外周面に形成されたトナー画像が転写される。転写ロール52の用紙搬送方向下流側には、対向配置された定着ロール100とロール102とを備える定着装置(定着手段の一例)、カム104が順次配置されている。トナー画像が転写された記録紙Pは定着ロール100とロール102とに挟まれてトナー画像が定着され、カム104配置部位に到達する。カム104は図示しないモータにより回転駆動され、図1に実線で示す位置又は想像線で示す位置に固定される。
カム104は、定着ロール100側から記録紙Pが到来したときは、定着ロール100の逆側(実線で示す位置)に回転駆動される。これにより、定着ロール100側から到来した記録紙Pはカム104の外周面に沿ってロール対106に案内される。このときのカム104による記録紙Pの案内方向の下流側にはロール対106、108、112、及び114が順に配置されており、ロール対114の用紙搬送方向下流側には用紙受け202が配置されている。
従って、定着ロール100側から到来した記録紙Pはロール対106、108に挟まれ、ロール対106、108が連続して回転すれば、記録紙Pは用紙受け202に搬送される。
また、ロール対106、108に一旦挟まれた記録紙Pの画像が形成された面を、画像が形成された面の裏面に反転する際には、カム104は、定着ロール100側(想像線で示す位置)に回転駆動される。この状態で、ロール対106、108の回転方向が反転されることにより、反転搬送(以下、「スイッチバック」と称する。)方式で記録紙Pの搬送方向が反転され、ロール対106、108側からカム104へ向けて記録紙Pが搬送されると、記録紙Pはカム104の外周面に沿って下方に案内される。このときのカム104による記録紙Pの搬送方向の下流側にはロール対120が配置されており、ロール対120配置部位に到達した記録紙Pは、ロール対120によって搬送力が付与されて更に搬送される。
なお、図1では記録紙Pの搬送路を想像線で示している。
ロール対120による記録紙Pの搬送方向下流側には、図1に想像線で示す記録紙Pの搬送経路に沿ってロール対122、124、126、128、130、及び132が順に配置されており、これらのロール対は前述のカム104、ロール対106、108、120と共に記録紙反転部220を構成している。ロール対106、108の配置部位でスイッチバックされた記録紙Pは、図1に想像線で示す搬送経路に沿って搬送されてロール対90配置部位に到達し、再び感光体10と転写ロール52とのニップ部へ搬送される。
このとき、記録紙Pは前述したように記録紙反転部220でスイッチバックされたことにより、先に画像が形成された面の裏面が感光体10側を向くように反転されており、この裏面にトナー画像が転写され、定着ロール100で定着された場合には両面に画像が形成されることになる。両面に画像が形成された記録紙Pは、後に画像が形成された面が裏となる向きで用紙受け202に排出される。また、後の画像形成(記録紙反転部で記録紙Pが反転した後の画像形成)において記録紙Pに画像が形成されなかった場合には、記録紙Pは先に画像が形成された面が表となる向きで用紙受け202に排出されることになる。
なお、トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。記録紙Pは、例えば、普通紙の表面を樹脂等で塗工した塗工紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ400は、例えば、取り付けレール416及び露光のための開口部418が備えられた筐体417により、感光体(像保持体の一例)407と、感光体407の周囲に備えられた帯電ロール(帯電手段の一例)408、現像装置(現像手段の一例)411、及び感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)413を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
また、図2中、409は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、412は転写装置(転写手段の一例)、415は定着装置(定着手段の一例)、500は記録紙(記録媒体の一例)を示している。なお、図2では、感光体クリーニング装置413により除去されたトナーを、例えば、供給搬送路(トナー供給手段の一例)を通じて現像装置411へと供給して再利用するトナーリクレームの機構は省略している。
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、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、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補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ46の着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置40は、トナーカートリッジ46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容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が交換される。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、量を示す「部」及び「%」とは、特に断りがない限り、質量基準である。
<ポリエステル樹脂粒子分散液の調製>
[ポリエステル樹脂粒子分散液(APE1)の調製]
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 :40モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物:60モル部
・テレフタル酸ジメチル :60モル部
・フマル酸ジメチル :15モル部
・ドデセニルコハク酸無水物 :20モル部
・トリメリット酸無水物 : 5モル部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸ジメチルとトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマーの合計100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、フマル酸ジメチルとトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度を220℃まで5時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明なポリエステル樹脂を得た。
ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が35,000、数平均分子量が8,000、ガラス転移温度が59℃であった。
次に、得られたポリエステル樹脂を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(APE1)とした。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(CPE1)の調製]
・1,10−ドデカン二酸:50モル部
・1,9−ノナンジオール:50モル部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイドを前記モノマー100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌し反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌し反応させて、ポリエステル樹脂を得た。
ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が25,000、数平均分子量が10,500、酸価が10.1mgKOH/g、DSCによる融解温度が73.6℃であった。
次に、得られたポリエステル樹脂を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、結晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は180nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(CPE1)とした。
<スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液の調製>
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)の調製]
・スチレン :77部
・n−ブチルアクリレート :23部
・1,10−デカンジオールジアクリレート:0.4部
・ドデカンチオール :0.7部
上記の材料を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)1.0部をイオン交換水60部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、モノマーの乳化液を作製した。
続いて、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.0部をイオン交換水90部に溶解させ、その中に前記モノマーの乳化液2.0部を加え、さらに、過硫酸アンモニウム1.0部を溶解したイオン交換水10部を投入した。
その後、前記モノマーの乳化液の残りを3時間かけて投入し、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)は、イオン交換水を加えて固形分量を20%に調整した。
スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)中の粒子の体積平均粒径は105nm、重量平均分子量は55000、スチレン比率は76.2質量%であった。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc2)の調製]
スチレン量を85部、n−ブチルアクリレート量を15部、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)量を1.5部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc2)を得た。粒子の体積平均粒径は220nm、重量平均分子量は56000、スチレン比率は84.3質量%であった。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc3)の調製]
スチレン量を90部、n−ブチルアクリレート量を10部、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)量を4.0部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc3)を得た。粒子の体積平均粒径は52nm、重量平均分子量は54000、スチレン比率は89.6質量%であった。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc4)の調製]
スチレン量を92部、n−ブチルアクリレート量を8部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc4)を得た。粒子の体積平均粒径は105nm、重量平均分子量は 55000、スチレン比率は91.1質量%であった。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc5)の調整
スチレン量を62部、n−ブチルアクリレート量を38部に変更した以外は、チレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc5)を得た。粒子の体積平均粒径は102nm、重量平均分子量は54000、スチレン比率は61.2質量%であった。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc6)の調整
スチレン量を59部にn−ブチルアクリレート量を41部に変更した以外は、チレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc5)を得た。粒子の体積平均粒径は103nm、重量平均分子量は55000、スチレン比率は59.3質量%であった。
<着色剤分散液の調製>
[黒色顔料分散液(CL1)の調製]
・カーボンブラック(キャボット製Regal330) :250部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンSC):33部(有効成分60%、着色剤に対して8%)
・イオン交換水 :750部
上記の材料をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水280部とアニオン性界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、カーボンブラックすべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌して脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌して脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー(スギノマシン製HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて固形分量を15%に調整し、黒色顔料分散液(CL1)を得た。黒色顔料分散液(CL1)中の粒子の体積平均粒径は135nmであった。
<離型剤粒子分散液の調製>
[離型剤粒子分散液(WAX1)の調製]
・ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス、ベーカーペトロライト製ポリワックス725、融解温度104℃) :270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンRK):13.5部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
・イオン交換水 :21.6部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液(WAX1)とした。離型剤粒子分散液(WAX1)中の粒子の体積平均粒径は225nmであった。
<混合粒子分散液の調製>
[混合粒子分散液(PESA1)の調製]
ポリエステル樹脂粒子分散液(APE1)405部と、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc2)30部と、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1)3部とを混合したのち、温度25℃下に1.0%硝酸を添加しpHを3.0に調整し、混合粒子分散液(PESA1)を得た。
[混合粒子分散液(PESA2)の調製]
スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)をそれぞれスチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc2)に変更した以外は、混合粒子分散液(PESA1)と同様にして、混合粒子分散液(PESA2)を得た。
<トナー粒子の作製>
[トナー粒子(TN1)の作製]
・ポリエステル樹脂粒子分散液(APE1) :525部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(CPE1) : 75部
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1) :300部
・黒色顔料分散液(CL1) :120部
・離型剤粒子分散液(WAX1) : 60部
・イオン交換水 :600部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1):2.9部
温度計、pH計、攪拌器を備えた3リットルの反応容器に、コア部形成用材料として上記材料を入れ、温度25℃下に1.0%硝酸を添加してpHを3.0に調整した後、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて5,000rpmで分散しながら、濃度2.0%の硫酸アルミニウム水溶液を100部添加して6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてから53℃までは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定した。体積平均粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、シェル層形成用材料として、混合粒子分散液(PESA1)450部を5分間かけて投入した。
50℃に30分間保持した後、反応容器に、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)20%液を8部添加した後、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料分散液のpHを9.0に制御した。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で保持した。光学顕微鏡と電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、6時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水で容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去し、メッシュを通過したトナースラリーをアスピレータで減圧濾過した。濾紙上に残った固形分を手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃で固形分量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した。次いで、アスピレータで減圧濾過し、濾紙上に残った固形分を手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃で固形分量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧濾過し、濾液の電気伝導度を測定した。濾液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、固形分を洗浄した。
洗浄された固形分を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕き、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子(TN1)を得た。トナー粒子(TN1)は、体積平均粒径が6.0μmであった。
[トナー粒子(TN2)〜(TN9)の作製]
表1に従って、コア形成用材料(ポリエステル樹脂粒子分散液、スチレンアクリル樹脂粒子分散液)、シェル形成用材料(混合粒子分散液)の種類及び部数を変更した以外は、トナー粒子(TN1)と同様の方法で、各々、トナー粒子(TN2)〜(TN9)を得た。
<外添剤の作製>
[オイル処理シリカ粒子(EA1)の作製]
SiCl、水素ガス、酸素ガスを燃焼バーナーの混合室内で混合後に、1000℃以上3000℃以下の温度で燃焼させる。燃焼後のガスからシリカ粉末を取りだすことでシリカ粒子を得た。この時、水素ガスと酸素ガスのモル比を1.28:1にすることで体積平均粒径(D50v)65nmのシリカ粒子(R1)を得た。
シリカ粒子(R1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分間攪拌した後に、更にシリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分撹拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径(D50v)115nm、遊離オイル量12.2質量%のオイル処理シリカ粒子(EA1)を得た。
[オイル処理シリカ粒子(EA2)の作製]
水素ガスと酸素ガスのモル比を1.83:1、ジメチルシリコーンオイル量を6部に変更した以外は、オイル処理シリカ粒子(EA1)と同様にして、体積平均粒径(D50v)65nm、遊離オイル量5.8質量%のオイル処理シリカ粒子(EA2)を得た。
[オイル処理シリカ粒子(EA3)の作製]
水素ガスと酸素ガスのモル比を1.22:1、ジメチルシリコーンオイル量を30部に変更した以外は、オイル処理シリカ粒子(EA1)と同様にして、体積平均粒径(D50v)175nm、遊離オイル量29.5質量%のオイル処理シリカ粒子(EA3)を得た。
[シランカップリング剤処理シリカ粒子(EA4)の準備]
オイル処理シリカ粒子(EA1)の作製に用いたシリカ粒子(R1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して20部のヘキサメチルジシラザンを入れ15分攪拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径(D50v)65nmのしらんカップリング剤シリカ粒子(EA4)を得た。
<キャリアの作製>
[キャリア(PCA1)の作製]
ヘンシェルミキサーに、平均粒子径0.35μmの球状マグネタイト粒子粉末500部を投入し、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し、約100℃まで昇温し30分間良く混合攪拌することによりチタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。
次に、1Lの四つ口フラスコに、フェノール6.50部、35%ホルマリン9.50部、親油化処理された上記マグネタイト粒子500部と25%アンモニア水6.25部、水450部を攪拌混合した。次に、攪拌しながら60分間で85℃に上昇させ、同温度で120分間反応させた。その後、25℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗した。これを減圧下、150℃以上180℃以下の範囲で乾燥して粒径35μmの芯材粒子1を得た。
更にメラミン3.00部、35%ホルマリン5.00部、25%アンモニア水6.25部、水428部を加え攪拌混合した。その後、攪拌しながら60分間で90℃に上昇させ、3時間反応させた。
その後、25℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗し風乾後目開き106μmの篩分網にて粗大粉を取り除き粒径35μmの芯材粒子2を得た。
下記成分からなる樹脂被覆層形成原料溶液Aを60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液Aを調製した。更に、次にこの樹脂被覆層形成原料溶液Aと芯材粒子2を100部真空脱気型ニーダーに入れ、70℃で30分撹拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。更に目開き75μmのメッシュを通すことによりキャリア(PCA1)(重合キャリア)を得た。
<樹脂被覆層形成原料溶液Aの成分>
・トルエン: 18部
・スチレン−メタクリレート共重合体(成分比20:80): 3.5部
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製): 0.6部
メラミン樹脂粒子(エポスターS 0.3μm;日本触媒社製): 0.2部
[キャリア(PCA2)の作製]
平均粒子径0.55μmの球状マグネタイト粒子粉末300部と、0.15μmの球状マグネタイト粒子粉末200部に変更する以外はキャリア(PCA1)(重合キャリア)と同様にしてキャリア(PCA2)(重合キャリア)を得た。
[キャリア(PCA3)の作製]
平均粒子径0.75μmの球状マグネタイト粒子粉末500部に変更とメラミン処理を行わない以外は(PCA1)(重合キャリア)と同様にしてキャリア(FCA3)(重合キャリア)を得た。
[キャリア(PCA4)の作製]
平均粒子径0.15μmの球状マグネタイト粒子粉末500部に変更とメラミン処理を行わない以外は(PCA1)(重合キャリア)と同様にしてキャリア(PCA4)(重合キャリア)を得た。
[キャリア(PCA5)の作製]
スチレン−メタクリレート共重合体(成分比20:80)を1.5部に変更する以外は(PCA4)(重合キャリア)と同様にして、キャリア(PCA5)(重合キャリア)を得た。
[キャリア(FCA1)の作製]
MnO、MgO、Feをそれぞれ24部、1部、75部を十分混合し、これら原料混合物を湿式ボールミルで10時間混合、粉砕後、ロータリーキルンを用いて原料を微細に粉砕、分散を行った、900℃で1時間保持し、仮焼成を行った。こうして得られた仮焼成物を湿式ボールミルで10時間粉砕し平均粒径0.4μmの酸化物スラリーを得た。得られたスラリーに分散剤及びポリビニルアルコールを適量(酸化物スラリー100%に対して0.3%)添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥をした後、ロータリー電気炉で温度1150℃、酸素濃度0.3%の条件で7時間保持し本焼成を行った。得られたフェライト粒子を磁力選鉱、混合し、フェライト粒子得た。
フェライト粒子100部に対し樹脂被覆層形成原料溶液Aを加えキャリア(PCA1)と同様にしてキャリア(FCA1)(充填キャリア)を得た。
[キャリア(FCA2)の作製]
キャリア(FCA1)で作製したフェライト粒子1000部をヘンシェルミキサーに、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し、約100℃まで昇温し30分間良く混合攪拌することによりチタネート系カップリング剤被覆されたフェライト粒子を得た。
次に1Lの四つ口フラスコにフェノール1.50部、35%ホルマリン2.50部、25%アンモニア水3.00部、水250部を加え攪拌混合した。その後、攪拌しながら60分間で90℃に上昇させ、3時間反応させた。
その後、25℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗し風乾後目開き106μmの篩分網にて粗大粉を取り除き粒径35μmのフェライト粒子を得た。
フェライト粒子100部に対し樹脂被覆層形成原料溶液Aを加え(PCA1)(重合キャリア)と同様にして、キャリア(FCA2)(充填キャリア)を得た。
[キャリア(FCA3)の作製]
仮焼成物を湿式ボールミルで粉砕平均粒径0.8μmに変更する以外はキャリア(FCA1)と同様にキャリア(FCA3)を得た。
[キャリア(FCA4)の作製]
仮焼成物を湿式ボールミルで粉砕平均粒径1.5μmに変更する以外はキャリア(FCA1)と同様にキャリア(FCA4)を得た。
<実子例1〜13、比較例1〜5>
表3に示す組み合わせで、トナー粒子100部に対して、外添剤1.5部を加え、サンプルミルを用いて13000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、トナーを得た。
そして、表3に示す組み合わせで、得られたトナー8部とキャリア100部とをVブレンダーで混合し、各例の現像剤を作製した。
<測定>
各例で得られた現像剤のトナー粒子について、既述の方法に従って、トナー粒子表面でのスチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率(表中「StAc露出率」と表記)、トナー粒子表面でのスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部ドメイン径(表中「トナー粒子表面のStAc樹脂の島部ドメイン径)、トナー粒子内部のスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメイン径(表中「トナー粒子内部のStAc樹脂のドメイン径と表記)を測定した。
なお、各例で得られた現像剤のトナー粒子について、既述の方法に従って、トナー粒子表面での海島構造の有無を確認したところ、実施例1〜13、比較例1〜5で得られた現像剤のトナー粒子の表面は、ポリエステル樹脂を含む海部とスチレンアクリル樹脂を含む島部とからなる海島構造が形成されていることが確認された。
<測定>
各例で得られた現像剤を用いて、画像の白筋(筋状の画像欠陥)の発生状況を評価した(以下「白筋評価」と称する)。
[白筋評価]
作製した現像剤を、評価機「D136 Light Publisher(富士ゼロックス社製)」の現像装置(層規制部材を金属ロールとした現像装置)に充填した。この評価機を使用し、高湿環境下(30℃/70%環境下)で、画像濃度(AC)1%の画像をP紙(A4紙、富士ゼロックス社製)の片面に10000枚出力した。次に、同じ画像をP紙の両面に10000枚出力した。
そして、翌日(24時間経過後)、画像濃度50%のハーフトーン画像をP紙に3枚出力し、3枚のP紙に出力した画像を観察し、下記評価基準に基づいて、白筋の評価を行った。
−白筋評価基準−
A(◎):画像白筋なし
B(○):角度によっては白筋があるが、実質上問題ないレベル
C(△):うっすらと白筋があり、実質上問題が生じるレベル。
D(×):明らか白筋があり、実質上問題が生じるレベル。
以下、使用材料、各例の現像剤、評価結果等について、表1〜表3に一覧にして示す。

上記結果から、本実施例の現像剤は、比較例の現像剤に比べ、白筋の発生が抑制されていることがわかる。
なお、実施例1の現像剤を使用し、現像装置の層規制部材を「現像ロールに対向する部位が平面の金属板状」とした評価機「D136 Light Publisher(富士ゼロックス社製)」で白筋評価したところ、現像装置の層規制部材を金属ロールとした評価装置での白筋評価に比べ、白筋が若干発生する傾向が見られたのが確認された。
10 感光体(像保持体の一例)
20 帯電ロール(帯電手段の一例)
30 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
40 現像装置(現像手段の一例)
46 トナーカートリッジ
52 転写ロール(転写手段の一例)
60 除電装置
70 クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
74 供給搬送路(トナー供給手段の一例)
100 定着ロール
104 カム
200 筐体
204 用紙入れ
220 記録紙反転部
300 画像形成装置
407 感光体(像保持体の一例)
408 帯電ロール(帯電手段の一例)
409 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
411 現像装置(現像手段の一例)
412 転写装置(転写手段の一例)
413 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
415 定着装置(定着手段の一例)
416 取り付けレール
417 筐体
418 露光のための開口部
400 プロセスカートリッジ
500 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (11)

  1. ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂を含むトナー粒子であって、トナー粒子の表面で、前記ポリエステル樹脂を含む海部と前記スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、前記スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成しているトナー粒子と、外添剤と、を有するトナーと、
    温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦72.5を満たすキャリアと、
    を有する静電荷像現像剤。
  2. 前記トナーが、外添剤としてオイル処理シリカ粒子が外添されている請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  3. 前記オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径が50nm以上200nmである請求項2に記載の静電荷像現像剤。
  4. 前記スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率が60質量%以上90質量%以下ある請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、
    画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
  6. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  7. 前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項6に記載のプロセスカートリッジ。
  8. 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、
    請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、
    除去したトナーを前記現像手段へ供給するトナー供給手段と、
    を備える画像形成装置。
  9. 前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    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工程と、
    請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容した現像手段により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程と、
    除去したトナーを、前記現像手段へ供給するトナー供給工程と、
    を有する画像形成方法。
  11. 前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項10に記載の画像形成方法。
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