JP2022178662A - 静電荷像現像剤、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
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Abstract
【課題】画像量が少ない印刷を連続で行った後に高濃度印刷を行った場合でも、濃度変化抑制性に優れる静電荷像現像剤を提供すること。【解決手段】結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤。【選択図】なし
Description
本発明は、静電荷像現像剤、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。
特許文献1には、トナーとキャリアとからなり、前記トナーは、融点が64~77℃の炭化水素系ワックスを含む体積平均粒径が4~9μmの着色樹脂粒子と個数平均粒径が80~300nmの外添剤とを含み、前記キャリアは、フェライト成分からなるコア粒子と該コア粒子の表面に設けられた熱硬化ストレートシリコーン樹脂の被覆層とから構成される体積平均粒径が25~60μmの被覆コア粒子を含み、該被覆コア粒子の蛍光X線分析によって測定されるSiのX線強度とFeのX線強度との強度比Si/Feが0.01以上0.03以下であることを特徴とする二成分現像剤が開示されている。
本発明の課題は、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子及び磁性粒子を被覆し無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、無機粒子の平均粒径が5nm以上90nm以下であり、樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤において、キャリアの表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020未満又は1.100超えである場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下を抑制する静電荷像現像剤を提供することである。
前記課題を解決するための手段は、以下の態様を含む。
<1> 結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤。
<2> 前記比B/Aが、1.040以上1.080以下である<1>に記載の静電荷像現像剤。
<3> 前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上70nm以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像剤。
<4> 前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm以上1.2μm以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<5> 前記トナーが、外添剤を含み、前記無機粒子が、前記外添剤と同じ帯電極性を有する粒子である<1>乃至<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<6> 前記無機粒子が、無機酸化物粒子である<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<7> 前記無機粒子が、シリカ粒子であり、X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%超20atomic%未満である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<8> 前記珪素元素濃度が、5atomic%超20atomic%未満である<7>に記載の静電荷像現像剤。
<9> 前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下である<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<10> 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万未満である<1>乃至<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<11> 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万未満である<10>に記載の静電荷像現像剤。
<12> 前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm以上1.2μm以下である<1>乃至<11>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<13> <1>乃至<12>のいずれか1つ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。
<14> 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、<1>乃至<12>のいずれか1つ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、を備える画像形成装置。
<15> 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、<1>乃至<12>のいずれか1つに記載の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、を有する画像形成方法。
<1> 結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤。
<2> 前記比B/Aが、1.040以上1.080以下である<1>に記載の静電荷像現像剤。
<3> 前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上70nm以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像剤。
<4> 前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm以上1.2μm以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<5> 前記トナーが、外添剤を含み、前記無機粒子が、前記外添剤と同じ帯電極性を有する粒子である<1>乃至<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<6> 前記無機粒子が、無機酸化物粒子である<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<7> 前記無機粒子が、シリカ粒子であり、X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%超20atomic%未満である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<8> 前記珪素元素濃度が、5atomic%超20atomic%未満である<7>に記載の静電荷像現像剤。
<9> 前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下である<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<10> 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万未満である<1>乃至<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<11> 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万未満である<10>に記載の静電荷像現像剤。
<12> 前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm以上1.2μm以下である<1>乃至<11>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<13> <1>乃至<12>のいずれか1つ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。
<14> 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、<1>乃至<12>のいずれか1つ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、を備える画像形成装置。
<15> 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、<1>乃至<12>のいずれか1つに記載の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、を有する画像形成方法。
<1>又は<6>に係る発明によれば、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子及び磁性粒子を被覆し無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、無機粒子の算術平均粒径が5nm以上90nm以下であり、樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤において、キャリアの表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020未満又は1.100超えである場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<2>に係る発明によれば、前記比B/Aが、1.040未満又は1.080超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<3>に係る発明によれば、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm未満又は70nm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<4>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm未満又は1.2μm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<5>に係る発明によれば、前記無機粒子が、前記外添剤と異なる帯電極性を有する粒子である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<7>に係る発明によれば、前記無機粒子が、シリカ粒子であり、X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%以下又は20atomic%以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<8>に係る発明によれば、前記珪素元素濃度が、5atomic%以下又は20atomic%以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<9>に係る発明によれば、前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%未満又は60質量%超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<10>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<11>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<12>に係る発明によれば、前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm未満又は1.2μm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<13>乃至<15>に係る発明によれば、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子及び磁性粒子を被覆し無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、無機粒子の算術平均粒径が5nm以上90nm以下であり、樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤において、キャリアの表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020未満又は1.100超えである場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下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。
<2>に係る発明によれば、前記比B/Aが、1.040未満又は1.080超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<3>に係る発明によれば、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm未満又は70nm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<4>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm未満又は1.2μm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<5>に係る発明によれば、前記無機粒子が、前記外添剤と異なる帯電極性を有する粒子である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<7>に係る発明によれば、前記無機粒子が、シリカ粒子であり、X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%以下又は20atomic%以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<8>に係る発明によれば、前記珪素元素濃度が、5atomic%以下又は20atomic%以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<9>に係る発明によれば、前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%未満又は60質量%超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<10>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<11>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<12>に係る発明によれば、前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm未満又は1.2μm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<13>乃至<15>に係る発明によれば、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子及び磁性粒子を被覆し無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、無機粒子の算術平均粒径が5nm以上90nm以下であり、樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤において、キャリアの表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020未満又は1.100超えである場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下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。
以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
本開示において、「静電荷像現像用トナー」を「トナー」ともいい、「静電荷像現像用キャリア」を「キャリア」ともいい、「静電荷像現像剤」を「現像剤」ともいう。
(静電荷像現像剤)
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する。
本実施形態において、カーボンブラックは無機粒子でないものとする。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下を抑制する。その機序として、下記が推測される。
定着時のオフセットを防止するためトナー表面の離型剤の露出量を制御したトナーが使用されている。現像するトナー量が多くなる高濃度画像の連続出力においては、トナー表面の離型剤の露出部に遊離している外添剤が付着することで、離型剤のキャリア表面汚染を抑制しやすくなる。しかしながら、低画像密度の連続出力がつづく場合(例えば、エリアキャバレッジ5%のA4紙を5万枚印刷した場合)、トナー表面に露出している離型剤への遊離外添剤の埋まりこみが進行することで、トナー表面の離型剤がキャリア表面に付着し、摩擦帯電が損なわれ安定した画像濃度が十分得られず、画像濃度の低下が生じることを本発明者らは見出した。
本実施形態に係る静電荷像現像剤を用いると、上記態様であることから、トナーとキャリアとが多くは点で接触することとなり、キャリア表面にトナー表面の離型剤が付着する面積を低減することがき、表面の離型剤露出量が多いトナーであっても適度な摩擦帯電を付与することができ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下を抑制する(以下、「画像濃度変化抑制性」ともいう。)と推定している。
本実施形態に係る静電荷像現像剤を用いると、上記態様であることから、トナーとキャリアとが多くは点で接触することとなり、キャリア表面にトナー表面の離型剤が付着する面積を低減することがき、表面の離型剤露出量が多いトナーであっても適度な摩擦帯電を付与することができ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下を抑制する(以下、「画像濃度変化抑制性」ともいう。)と推定している。
以下、本実施形態に係る静電荷像現像剤の構成を詳細に説明する。
<キャリア>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアを有する。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアを有する。
<<キャリア表面を3次元解析した時の平面視面積Aと表面積Bとの比B/A>>
本実施形態に用いられるキャリアは、キャリア表面を3次元解析した時の平面視面積Aと表面積Bとの比B/Aが、1.020以上1.100以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、1.040以上1.080以下であることが好ましく、1.040以上1.070以下であることがより好ましい。
本実施形態に用いられるキャリアは、キャリア表面を3次元解析した時の平面視面積Aと表面積Bとの比B/Aが、1.020以上1.100以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、1.040以上1.080以下であることが好ましく、1.040以上1.070以下であることがより好ましい。
本実施形態において、比B/Aは表面の粗さを評価する指標である。比B/Aは、一例として、下記の方法により求められる。
キャリアの表面を3次元解析する装置として、二次電子検出器を4つ有する走査電子顕微鏡(例えば、株式会社エリオニクス製、電子線3次元粗さ解析装置ERA-8900FE)を用い、下記のとおり解析を行う。
キャリア1粒子の表面を5,000倍に拡大する。測定点の間隔を0.06μmとし、測定点を長辺方向に400点、短辺方向に300点とり、24μm×18μmの領域を測定して、3次元画像データを得る。
3次元画像データに対し、スプラインフィルタ(スプライン関数を用いる周波数選択フィルタ)のリミット波長を12μmに設定して周期12μm以上の波長を除去し、これによって、キャリア表面のうねり成分を除去し、粗さ成分を抽出し、粗さ曲線を得る。
さらに、ガウシアンハイパスフィルタ(ガウス関数を用いる周波数選択フィルタ)のカットオフ値を2.0μmに設定して周期2.0μm以上の波長を除去し、これによって、スプラインフィルタ処理後の粗さ曲線から、キャリア表面に露出した磁性粒子の凸部に相当する波長を除去し、周期2.0μm以上の波長成分が除かれた粗さ曲線を得る。
フィルタ処理後の3次元粗さ曲線データから、中央部12μm×12μmの領域(平面視面積A=144μm2)の表面積B(μm2)を求め、比B/Aを求める。キャリア100個についてそれぞれ比B/Aを求め、算術平均する。
キャリアの表面を3次元解析する装置として、二次電子検出器を4つ有する走査電子顕微鏡(例えば、株式会社エリオニクス製、電子線3次元粗さ解析装置ERA-8900FE)を用い、下記のとおり解析を行う。
キャリア1粒子の表面を5,000倍に拡大する。測定点の間隔を0.06μmとし、測定点を長辺方向に400点、短辺方向に300点とり、24μm×18μmの領域を測定して、3次元画像データを得る。
3次元画像データに対し、スプラインフィルタ(スプライン関数を用いる周波数選択フィルタ)のリミット波長を12μmに設定して周期12μm以上の波長を除去し、これによって、キャリア表面のうねり成分を除去し、粗さ成分を抽出し、粗さ曲線を得る。
さらに、ガウシアンハイパスフィルタ(ガウス関数を用いる周波数選択フィルタ)のカットオフ値を2.0μmに設定して周期2.0μm以上の波長を除去し、これによって、スプラインフィルタ処理後の粗さ曲線から、キャリア表面に露出した磁性粒子の凸部に相当する波長を除去し、周期2.0μm以上の波長成分が除かれた粗さ曲線を得る。
フィルタ処理後の3次元粗さ曲線データから、中央部12μm×12μmの領域(平面視面積A=144μm2)の表面積B(μm2)を求め、比B/Aを求める。キャリア100個についてそれぞれ比B/Aを求め、算術平均する。
<<磁性粒子>>
本実施形態に用いられるキャリアは、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆する樹脂被覆層を有する。
本実施形態に用いられるキャリアは、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆する樹脂被覆層を有する。
磁性粒子の材質としては、キャリアの芯材として用いられる公知のものが適用される。
磁性粒子として、具体的には、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属の粒子;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物の粒子;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸磁性粒子;樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散樹脂粒子;などが挙げられる。本実施形態において磁性粒子としては、フェライト粒子が好ましい。
磁性粒子として、具体的には、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属の粒子;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物の粒子;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸磁性粒子;樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散樹脂粒子;などが挙げられる。本実施形態において磁性粒子としては、フェライト粒子が好ましい。
磁性粒子の体積平均粒径は、画像濃度変化抑制性の観点から、15μm以上100μm以下が好ましく、20μm以上80μm以下がより好ましく、30μm以上60μm以下が更に好ましい。
本実施形態における磁性粒子、及び、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((株)堀場製作所製)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。
また、磁性粒子をキャリアから分離する方法としては、有機溶媒により樹脂被覆層を溶解させ、磁性粒子を分離する方法が好適に挙げられる。また、BET比表面積の測定にて後述した方法も好適に挙げられる。
本実施形態における磁性粒子、及び、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((株)堀場製作所製)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。
また、磁性粒子をキャリアから分離する方法としては、有機溶媒により樹脂被覆層を溶解させ、磁性粒子を分離する方法が好適に挙げられる。また、BET比表面積の測定にて後述した方法も好適に挙げられる。
磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRa(JIS B0601:2001)は、0.1μm以上1.5μm以下が好ましく、0.2μm以上1.3μm以下がより好ましく、0.3μm以上1.2μm以下が特に好ましい。
磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaは、表面形状測定装置(例えば、(株)キーエンス製「超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK-9700」)を用いて適切な倍率(例えば、倍率1000倍)で磁性粒子を観察し、カットオフ値0.08mmにて粗さ曲線を得て、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ10μmを抜き出して求める。磁性粒子100個のRaを算術平均する。
磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaは、表面形状測定装置(例えば、(株)キーエンス製「超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK-9700」)を用いて適切な倍率(例えば、倍率1000倍)で磁性粒子を観察し、カットオフ値0.08mmにて粗さ曲線を得て、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ10μmを抜き出して求める。磁性粒子100個のRaを算術平均する。
磁性粒子の磁力は、3,000エルステッドの磁場における飽和磁化が、50emu/g以上が好ましく、60emu/g以上がより好ましい。上記飽和磁化の測定は、振動試料型磁気測定装置VSMP10-15(東英工業(株)製)を用いて行う。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大3000エルステッドまで掃引する。次いで、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。
磁性粒子の体積電気抵抗(体積抵抗率)は、1×105Ω・cm以上1×109Ω・cm以下が好ましく、1×107Ω・cm以上1×109Ω・cm以下がより好ましい。
磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記20cm2の電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーター及び高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、相対湿度50%とする。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。
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。係数20は、電極板の面積(cm2)を表す。
磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記20cm2の電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーター及び高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、相対湿度50%とする。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。
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。係数20は、電極板の面積(cm2)を表す。
<<樹脂被覆層>>
本実施形態に用いられるキャリアは、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下である。
本実施形態に用いられるキャリアは、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下である。
本実施形態における樹脂被覆層の平均厚さは、0.6μm以上1.4μm以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、0.8μm以上1.2μm以下であることが好ましく、0.8μm以上1.1μm以下であることがより好ましい。
樹脂被覆層中の無機粒子の算術平均粒径は、5nm以上90nm以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、8nm以上70nm以下であることが好ましく、5nm以上50nm以下であることがより好ましく、10nm以上50nm以下であることが特に好ましい。
本実施形態において、樹脂被覆層に含まれる無機粒子の平均粒径と、樹脂被覆層の平均厚さとは、下記の方法により求める。
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製する。キャリア断面を走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置に取り込み画像解析を行う。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とする。また、キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とする。
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製する。キャリア断面を走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置に取り込み画像解析を行う。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とする。また、キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とする。
樹脂被覆層に含まれる無機粒子としては、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物粒子;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金属化合物粒子;金、銀、銅等の金属粒子;などが挙げられる。
これらの中でも、画像濃度変化抑制性の観点から、無機酸化物粒子であることが好ましく、シリカ粒子であることがより好ましい。
これらの中でも、画像濃度変化抑制性の観点から、無機酸化物粒子であることが好ましく、シリカ粒子であることがより好ましい。
また、前記トナーが外添剤を含む場合、画像濃度変化抑制性の観点から、前記無機粒子は、前記外添剤と同じ帯電極性を有する粒子であることが好ましい。
無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていてもよい。疎水化処理剤としては、例えば、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を有する公知の有機珪素化合物が挙げられ、具体例には、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物等が挙げられる。これらの中でも、疎水化処理剤は、シラザン化合物が好ましく、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。疎水化処理剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
無機粒子を疎水化処理剤による疎水化処理する方法としては、例えば、超臨界二酸化炭素を利用して、超臨界二酸化炭素中に疎水化処理剤を溶解させて、無機粒子表面に疎水化処理剤を付着させる方法;大気中において、疎水化処理剤と前記疎水化処理剤を溶解する溶媒とを含む溶液を無機粒子表面に付与(例えば噴霧又は塗布)して、無機粒子表面に疎水化処理剤を付着させる方法;大気中において、無機粒子分散液に疎水化処理剤と前記疎水化処理剤を溶解する溶媒とを含む溶液を添加して保持した後、無機粒子分散液及び前記溶液の混合溶液を乾燥させる方法;が挙げられる。
樹脂被覆層に含まれる無機粒子の含有量は、画像濃度変化抑制性の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、15質量%以上55質量%以下がより好ましく、20質量%以上50質量%以下が更に好ましい。
樹脂被覆層に含まれるシリカ粒子の含有量は、画像濃度変化抑制性の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、15質量%以上55質量%以下がより好ましく、20質量%以上50質量%以下が更に好ましい。
樹脂被覆層に含まれるシリカ粒子の含有量は、画像濃度変化抑制性の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、15質量%以上55質量%以下がより好ましく、20質量%以上50質量%以下が更に好ましい。
本実施形態に用いられるキャリアにおけるX線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度は、長期画質安定性、及び、画像濃度変化抑制性の観点から、2atomic%超20atomic%未満であることが好ましく、5atomic%超20atomic%未満であることがより好ましく、6atomic%超19atomic%未満であることが特に好ましい。
本実施形態におけるキャリア表面の珪素元素濃度は、以下の方法により測定するものとする。
キャリアを試料にして、下記の条件でX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)で分析し、各元素のピーク強度から珪素元素濃度(atomic%)を求める。
・XPS装置:アルバック・ファイ社製、VersaProbeII
・エッチング銃:アルゴン銃
・加速電圧:5kV
・エミッション電流:20mA
・スパッタ領域:2mm×2mm
・スパッタレート:3nm/min(SiO2換算)
キャリアを試料にして、下記の条件でX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)で分析し、各元素のピーク強度から珪素元素濃度(atomic%)を求める。
・XPS装置:アルバック・ファイ社製、VersaProbeII
・エッチング銃:アルゴン銃
・加速電圧:5kV
・エミッション電流:20mA
・スパッタ領域:2mm×2mm
・スパッタレート:3nm/min(SiO2換算)
樹脂被覆層を構成する樹脂としては、スチレン・アクリル酸共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;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のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体;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又はその変性物;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のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂;などが挙げられる。
中でも、樹脂被覆層を構成する樹脂は、帯電性、外添剤付着制御性、及び、画像濃度変化抑制性の観点から、アクリル樹脂を含むことが好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、50質量%以上含むことがより好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、80質量%以上含むことが特に好ましい。
中でも、樹脂被覆層を構成する樹脂は、帯電性、外添剤付着制御性、及び、画像濃度変化抑制性の観点から、アクリル樹脂を含むことが好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、50質量%以上含むことがより好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、80質量%以上含むことが特に好ましい。
樹脂被覆層は、画像濃度変化抑制性の観点から、脂環構造を有するアクリル樹脂を含有することが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂の重合成分としては、(メタ)アクリル酸の低級アルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数が1以上9以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル)が好ましく、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単量体は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
脂環構造を有するアクリル樹脂は、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位の含有量は、脂環構造を有するアクリル樹脂の全質量に対して、75質量%以上100質量%以下が好ましく、85質量%以上100質量%以下がより好ましく、95質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
脂環構造を有するアクリル樹脂は、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位の含有量は、脂環構造を有するアクリル樹脂の全質量に対して、75質量%以上100質量%以下が好ましく、85質量%以上100質量%以下がより好ましく、95質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量は、30万未満であることが好ましく、25万未満であることがより好ましく、5,000以上25万未満であることが更に好ましく、1万以上20万以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、樹脂被覆層の耐摩耗性が向上して、長期に亘って適度な摩擦帯電を付与できるため、画像濃度変化抑制性により優れる。
樹脂被覆層には、帯電や抵抗を制御する目的で、導電性粒子が含まれていてもよい。導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、前述の無機粒子のなかで導電性を有する粒子が挙げられる。
樹脂被覆層を磁性粒子表面に形成する方法としては、例えば、湿式製法及び乾式製法が挙げられる。湿式製法は、樹脂被覆層を構成する樹脂を溶解又は分散させる溶剤を用いる製法である。一方、乾式製法は、上記溶剤を用いない製法である。
湿式製法としては、例えば、磁性粒子を樹脂被覆層形成用樹脂液中に浸漬して被覆する浸漬法;樹脂被覆層形成用樹脂液を磁性粒子表面に噴霧するスプレー法;磁性粒子を流動床中に流動化させた状態で樹脂被覆層形成用樹脂液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中で磁性粒子と樹脂被覆層形成用樹脂液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法;などが挙げられる。これらの製法を繰り返したり、組み合わせたりしてもよい。
湿式製法において用いられる樹脂被覆層形成用樹脂液は、樹脂、無機粒子及びその他の成分を溶剤に溶解又は分散させて調製する。溶剤としては、特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;などが使用される。
湿式製法において用いられる樹脂被覆層形成用樹脂液は、樹脂、無機粒子及びその他の成分を溶剤に溶解又は分散させて調製する。溶剤としては、特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;などが使用される。
乾式製法としては、例えば、磁性粒子と樹脂被覆層形成用樹脂の混合物を乾燥状態で加熱して樹脂被覆層を形成する方法が挙げられる。具体的には例えば、磁性粒子と樹脂被覆層形成用樹脂とを気相中で混合して加熱溶融し、樹脂被覆層を形成する。
比B/Aは、製造条件によって制御し得る。
例えば、ニーダーコーター法を複数回(例えば2回)繰り返して段階的に樹脂被覆層を形成する製造方法において、最後のニーダーコーター工程において、被覆対象粒子と樹脂被覆層形成用樹脂液との混合時間を調整し、比B/Aを制御する。最後のニーダーコーター工程の混合時間を長くするほど、比B/Aは小さくなる傾向がある。
ほかに例えば、ニーダーコーター法で製造した樹脂被覆型キャリア表面に、無機粒子を含む液体組成物(樹脂を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。)をスプレー法で付与する製造方法において、液体組成物に含まれる無機粒子の粒径及び含有量、又は、樹脂被覆型キャリアに対する液体組成物の付与量を調整し、比B/Aを制御する。
例えば、ニーダーコーター法を複数回(例えば2回)繰り返して段階的に樹脂被覆層を形成する製造方法において、最後のニーダーコーター工程において、被覆対象粒子と樹脂被覆層形成用樹脂液との混合時間を調整し、比B/Aを制御する。最後のニーダーコーター工程の混合時間を長くするほど、比B/Aは小さくなる傾向がある。
ほかに例えば、ニーダーコーター法で製造した樹脂被覆型キャリア表面に、無機粒子を含む液体組成物(樹脂を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。)をスプレー法で付与する製造方法において、液体組成物に含まれる無機粒子の粒径及び含有量、又は、樹脂被覆型キャリアに対する液体組成物の付与量を調整し、比B/Aを制御する。
キャリア表面における磁性粒子の露出面積率は、5%以上30%以下であることが好ましく、7%以上25%以下であることがより好ましく、10%以上25%以下であることが更に好ましい。キャリアにおける磁性粒子の露出面積率は、樹脂被覆層の形成に用いる樹脂の量で制御でき、磁性粒子の量に対する樹脂の量が多いほど露出面積率は小さくなる。
キャリア表面における磁性粒子の露出面積率は、以下の方法で求める値である。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂被覆層を除いた磁性粒子とを用意する。キャリアから樹脂被覆層を除く方法としては、例えば、有機溶剤で樹脂成分を溶解させて樹脂被覆層を除去する方法、800℃程度の加熱により樹脂成分を消失させて樹脂被覆層を除去する方法などが挙げられる。キャリアと磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSにより試料表面のFe濃度(atomic%)を定量し、(キャリアのFe濃度)÷(磁性粒子のFe濃度)×100を算出し、磁性粒子の露出面積率(%)とする。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂被覆層を除いた磁性粒子とを用意する。キャリアから樹脂被覆層を除く方法としては、例えば、有機溶剤で樹脂成分を溶解させて樹脂被覆層を除去する方法、800℃程度の加熱により樹脂成分を消失させて樹脂被覆層を除去する方法などが挙げられる。キャリアと磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSにより試料表面のFe濃度(atomic%)を定量し、(キャリアのFe濃度)÷(磁性粒子のFe濃度)×100を算出し、磁性粒子の露出面積率(%)とする。
キャリアの体積平均粒径は、濃度変化抑制性の観点から、25μm以上36μm以下が好ましく、26μm以上35μm以下がより好ましく、28μm以上34μm以下が特に好ましい。
現像剤おけるキャリアとトナーとの混合比(質量比)は、キャリア:トナー=100:1乃至100:30が好ましく、100:3乃至100:20がより好ましい。
<トナー>
本実施形態に用いられるトナーは、結着樹脂及び離型剤を含み、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーである。
また、本実施形態に用いられるトナーは、トナー粒子と、外添剤と、を含むことが好ましい。
本実施形態に用いられるトナーは、結着樹脂及び離型剤を含み、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーである。
また、本実施形態に用いられるトナーは、トナー粒子と、外添剤と、を含むことが好ましい。
<<トナー粒子>>
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、離型剤と、必要に応じて、着色剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、離型剤と、必要に応じて、着色剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
-結着樹脂-
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(例えば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が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、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、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、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(例えば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が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、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、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、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。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)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ことを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性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。非晶性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。
非晶性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。非晶性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。
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。
非晶性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。
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 K7121:1987「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。
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 K7121:1987「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。
非晶性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。
非晶性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。
非晶性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。
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。
非晶性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。
非晶性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。
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。
非晶性ポリエステル樹脂は、公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。
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。共重合反応において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重縮合させるとよい。
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。共重合反応において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重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性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重縮合体が挙げられる。結晶性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。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
結晶性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重縮合体が挙げられる。結晶性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。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
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、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、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、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸等の二塩基酸等)、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。
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価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、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。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
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価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、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。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
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(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、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-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、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、1,14-エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
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。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
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。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
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 K7121:1987「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。
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 K7121:1987「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。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、公知の製造方法により得られる。
結着樹脂の含有量は、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%以下が更に好ましい。
-離型剤-
本実施形態に用いられるトナー粒子は、結着樹脂及び離型剤を含み、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子である。
離型剤の露出率(トナー粒子の表面における離型剤の露出率)は、15%以上30%以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、18%以上30%以下であることが好ましく、20%以上28%以下であることがより好ましく、21%以上27%以下であることが特に好ましい。
本実施形態に用いられるトナー粒子は、結着樹脂及び離型剤を含み、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子である。
離型剤の露出率(トナー粒子の表面における離型剤の露出率)は、15%以上30%以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、18%以上30%以下であることが好ましく、20%以上28%以下であることがより好ましく、21%以上27%以下であることが特に好ましい。
本実施形態における離型剤の露出率は、XPS(X線光電子分光)測定により求められる値である。
XPS測定装置としては、日本電子(株)製、JPS-9000MX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30mAとする。ここで、C1sスペクトルのピーク分離法によってトナー表面の離型剤量を定量する。ピーク分離法は、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。分離されたピークのうち、離型剤に由来するピーク面積及び組成比より露出率を算出する。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナー粒子の作製に用いた離型剤、結着樹脂を単独に測定して得られたC1sスペクトルを用いる。
測定対象となるトナー粒子が外添トナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤の混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去とトナー粒子の乾燥および回収後に測定を行う。なお、外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
XPS測定装置としては、日本電子(株)製、JPS-9000MX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30mAとする。ここで、C1sスペクトルのピーク分離法によってトナー表面の離型剤量を定量する。ピーク分離法は、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。分離されたピークのうち、離型剤に由来するピーク面積及び組成比より露出率を算出する。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナー粒子の作製に用いた離型剤、結着樹脂を単独に測定して得られたC1sスペクトルを用いる。
測定対象となるトナー粒子が外添トナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤の混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去とトナー粒子の乾燥および回収後に測定を行う。なお、外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
トナー粒子表面の離型剤の露出量を調整する方法としては、結着樹脂と離型剤との分散性、離型剤の露出量の制御性の観点から、凝集合一法で得られるコア・シェル構造トナーのコア部を覆う被覆層(シェル層)に、結着樹脂と離型剤とを含ませてトナー粒子を得る方法が好ましい。
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。
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 K7121:1987「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。
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 K7121:1987「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。
離型剤の含有量は、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。
-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等の顔料;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、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を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等の顔料;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、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を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。
着色剤の含有量は、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。
-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、無機粉体等の公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。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公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、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)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。
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及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
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(コア粒子)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。
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及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)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。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)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質量%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。サンプリングする粒子数は50000個である。体積基準の粒度分布を小径側から描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)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質量%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。サンプリングする粒子数は50000個である。体積基準の粒度分布を小径側から描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナー粒子の平均円形度は、0.90以上1.00以下が好ましく、0.92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3500個とする。
トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
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3500個とする。
トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
-トナー粒子の製造方法-
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。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。
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。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。
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を加熱し、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。
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。
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-
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。
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。
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。
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。
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、転相乳化法によって分散媒に樹脂粒子を分散させてもよい。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、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系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。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ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。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。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ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。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は、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。
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、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。
次に、樹脂粒子分散液と、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pH2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に近い温度(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)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℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2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、加熱を行ってもよい。
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℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2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、加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれ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。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。
凝集剤と共に、該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。
凝集剤と共に、該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;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;などが挙げられる。
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;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、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。
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;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、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を、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)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。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、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)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。
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、樹脂粒子と離型剤粒子分散液と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。
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、樹脂粒子と離型剤粒子分散液と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。
融合・合一工程終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、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、本実施形態に用いられるトナーは、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。
<<外添剤>>
本実施形態に用いられるトナーは、外添剤を含むことが好ましい。
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、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
中でも、画像濃度変化抑制性の観点から、シリカ粒子を含むことが好ましい。
本実施形態に用いられるトナーは、外添剤を含むことが好ましい。
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、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
中でも、画像濃度変化抑制性の観点から、シリカ粒子を含むことが好ましい。
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。
疎水化処理剤の量は、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、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。
外添剤の外添量は、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。
<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、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、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、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。
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、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;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;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が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。
本実施形態に係る画像形成装置が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。
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、画像形成装置に着脱す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、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。以下の説明においては、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は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成及び動作を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、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(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
以下、第1のユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして、感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と逆極性の(+)極性であり、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と同極性の(-)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
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。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ>
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。
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。
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、現像手段と、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。以下の説明においては、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200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)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。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)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。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
以下の記載において、体積平均粒径とは、体積基準の粒度分布において小径側から累積50%となる粒径D50vを意味する。
<トナーの作製>
-着色剤粒子分散液1の調製-
シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3(大日精化工業(株)製)):50質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製)5質量部
イオン交換水:200質量部
上記を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤粒子分散液1を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ160nmであった。
-着色剤粒子分散液1の調製-
シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3(大日精化工業(株)製)):50質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製)5質量部
イオン交換水:200質量部
上記を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤粒子分散液1を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ160nmであった。
-離型剤粒子分散液1の調製-
パラフィンワックス:HNP-9(日本精鑞(株)製):19質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製):1質量部
イオン交換水:80質量部
上記を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分、撹拌を行った。次いで、容器底部より溶融液をゴーリンホモジナイザーへと流通し、5MPaの圧力条件のもと、3パス相当の循環運転を行った後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤粒子分散液1を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ240nmであった。
パラフィンワックス:HNP-9(日本精鑞(株)製):19質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製):1質量部
イオン交換水:80質量部
上記を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分、撹拌を行った。次いで、容器底部より溶融液をゴーリンホモジナイザーへと流通し、5MPaの圧力条件のもと、3パス相当の循環運転を行った後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤粒子分散液1を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ240nmであった。
-樹脂粒子分散液1-
〔油層〕
スチレン(富士フイルム和光純薬(株)製):30質量部
アクリル酸n-ブチル(富士フイルム和光純薬(株)製):10質量部
β-カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製):1.3質量部
ドデカンチオール(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
〔油層〕
スチレン(富士フイルム和光純薬(株)製):30質量部
アクリル酸n-ブチル(富士フイルム和光純薬(株)製):10質量部
β-カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製):1.3質量部
ドデカンチオール(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
〔水層1〕
イオン交換水:17質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.4質量部
イオン交換水:17質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.4質量部
〔水層2〕
イオン交換水:40質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.05質量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
イオン交換水:40質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.05質量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
上記の油層成分と水層1の成分とをフラスコに入れて撹拌混合し単量体乳化分散液とした。反応容器に上記水層2の成分を投入し、容器内を窒素で十分に置換し、撹拌をしながらオイルバスで反応系内が75℃になるまで加熱した。反応容器内に上記の単量体乳化分散液を3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後更に75℃で重合を継続し、3時間後に重合を終了させた。
得られた樹脂粒子は、レーザー回析式粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)で樹脂粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ250nmであり、示差走査熱量計(DSC-50、(株)島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移点を測定したところ53℃であり、分子量測定器(HLC-8020、東ソー社製)を用い、THFを溶媒として数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ13,000であった。これにより体積平均粒径250nm、固形分42%、ガラス転移点52℃、数平均分子量Mnが13,000の樹脂粒子分散液を得た。
得られた樹脂粒子は、レーザー回析式粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)で樹脂粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ250nmであり、示差走査熱量計(DSC-50、(株)島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移点を測定したところ53℃であり、分子量測定器(HLC-8020、東ソー社製)を用い、THFを溶媒として数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ13,000であった。これにより体積平均粒径250nm、固形分42%、ガラス転移点52℃、数平均分子量Mnが13,000の樹脂粒子分散液を得た。
-トナー1の作製-
樹脂粒子分散液:150質量部
着色剤粒子分散液:30質量部
離型剤粒子分散液:40質量部
ポリ塩化アルミニウム:0.4質量部
上記の成分をステンレス製フラスコ中でIKE社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに上記と同じ樹脂粒子分散液を50質量部、及び、離型剤粒子分散液を20質量部緩やかに追加した。
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを6.0 に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、撹拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら97℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を1℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これを更に40℃のイオン交換水3,000質量部を用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌及び洗浄した。この洗浄操作を更に5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー母粒子を得た。
トナー母粒子の体積平均粒径D50vをコールターカウンターで測定したところ6.2μmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。ルーゼックス社製のルーゼックス画像解析装置で形状観察を行ったところ、粒子の形状係数SF1は135でポテト形状であることが観察された。またトナーのガラス転移点は52℃であった。更に、このトナーに、ヘキサメチルジシラザン(以下、「HMDS」と略す場合がある)で表面疎水化処理した平均一次粒径40nmのシリカ(SiO2)粒子と、メタチタン酸とイソブチルトリメトキシシランの反応生成物である平均一次粒径20nmのメタチタン酸化合物粒子とを、トナー粒子の表面に対する被覆率が40%となるように添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、トナー1を作製した。
樹脂粒子分散液:150質量部
着色剤粒子分散液:30質量部
離型剤粒子分散液:40質量部
ポリ塩化アルミニウム:0.4質量部
上記の成分をステンレス製フラスコ中でIKE社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに上記と同じ樹脂粒子分散液を50質量部、及び、離型剤粒子分散液を20質量部緩やかに追加した。
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを6.0 に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、撹拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら97℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を1℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これを更に40℃のイオン交換水3,000質量部を用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌及び洗浄した。この洗浄操作を更に5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー母粒子を得た。
トナー母粒子の体積平均粒径D50vをコールターカウンターで測定したところ6.2μmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。ルーゼックス社製のルーゼックス画像解析装置で形状観察を行ったところ、粒子の形状係数SF1は135でポテト形状であることが観察された。またトナーのガラス転移点は52℃であった。更に、このトナーに、ヘキサメチルジシラザン(以下、「HMDS」と略す場合がある)で表面疎水化処理した平均一次粒径40nmのシリカ(SiO2)粒子と、メタチタン酸とイソブチルトリメトキシシランの反応生成物である平均一次粒径20nmのメタチタン酸化合物粒子とを、トナー粒子の表面に対する被覆率が40%となるように添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、トナー1を作製した。
<トナー2乃至5の作製>
48℃で80分保持した後に追加する樹脂粒子分散液の量と離型剤粒子分散液の量とを、下記の通り変更した以外はトナー1と同様にして、トナー2からトナー6をそれぞれ作製した。
トナー2:樹脂粒子分散液45質量部、離型剤粒子分散液25質量部
トナー3:樹脂粒子分散液55質量部、離型剤粒子分散液15質量部
トナー4:樹脂粒子分散液60質量部、離型剤粒子分散液10質量部
トナー5:樹脂粒子分散液35質量部、離型剤粒子分散液35質量部
48℃で80分保持した後に追加する樹脂粒子分散液の量と離型剤粒子分散液の量とを、下記の通り変更した以外はトナー1と同様にして、トナー2からトナー6をそれぞれ作製した。
トナー2:樹脂粒子分散液45質量部、離型剤粒子分散液25質量部
トナー3:樹脂粒子分散液55質量部、離型剤粒子分散液15質量部
トナー4:樹脂粒子分散液60質量部、離型剤粒子分散液10質量部
トナー5:樹脂粒子分散液35質量部、離型剤粒子分散液35質量部
<トナー6の作製>
トナー1の作製に用いた樹脂粒子分散液を乾燥させて得たポリエステル樹脂粉末850部と、シアン顔料(銅フタロシアニン、C.I.Pigment Blue15:3、大日精化工業(株)製)75部、パラフィンワックス:HNP-9(日本精蝋(株)製)80部とを、5Lヘンシェルミキサー((株)三井三池製作所製)で十分に混合撹拌し、TEM18型スクリュー押出機(東芝機械(株)製)で溶融混練して得られた混練物を圧延冷却した後、流動層型粉砕機AFG200(ホソカワミクロン(株)製)にて粉砕し、次いで、慣性式分級機ELB3((株)マツボー製)にて分級してトナー7を作製した。
トナー1の作製に用いた樹脂粒子分散液を乾燥させて得たポリエステル樹脂粉末850部と、シアン顔料(銅フタロシアニン、C.I.Pigment Blue15:3、大日精化工業(株)製)75部、パラフィンワックス:HNP-9(日本精蝋(株)製)80部とを、5Lヘンシェルミキサー((株)三井三池製作所製)で十分に混合撹拌し、TEM18型スクリュー押出機(東芝機械(株)製)で溶融混練して得られた混練物を圧延冷却した後、流動層型粉砕機AFG200(ホソカワミクロン(株)製)にて粉砕し、次いで、慣性式分級機ELB3((株)マツボー製)にて分級してトナー7を作製した。
<磁性粒子1の作製>
Fe2O3を1,318質量部、Mn(OH)2を586質量部、Mg(OH)2を96質量部、SrCO3を1質量部混合し、分散剤、水とメディア径1mmのジルコニアビーズを加え、サンドミルで解砕混合した。ジルコニアビーズをろ過、乾燥後、更にロータリーキルンで20rpm、900℃の条件で混合酸化物とした。次に、分散剤、水を加え、更にポリビニルアルコールを6.6質量部加え、湿式ボールミルで体積平均粒径は1.2μmになるまで粉砕を行った。次に、スプレードライヤーで乾燥粒径が32μmになるように造粒、乾燥させた。更に、電気炉で温度1220℃、酸素濃度1%の酸素窒素混合雰囲気のもとで5時間の焼成を行った。得られた粒子を解砕工程、分級工程を経た後、ロータリーキルンで15rpm、900℃の条件で2時間加熱し、同様に分級工程を経て磁性粒子1を得た。磁性粒子1の体積平均粒径は30μmで、BET比表面積は0.20m2/gであった。
Fe2O3を1,318質量部、Mn(OH)2を586質量部、Mg(OH)2を96質量部、SrCO3を1質量部混合し、分散剤、水とメディア径1mmのジルコニアビーズを加え、サンドミルで解砕混合した。ジルコニアビーズをろ過、乾燥後、更にロータリーキルンで20rpm、900℃の条件で混合酸化物とした。次に、分散剤、水を加え、更にポリビニルアルコールを6.6質量部加え、湿式ボールミルで体積平均粒径は1.2μmになるまで粉砕を行った。次に、スプレードライヤーで乾燥粒径が32μmになるように造粒、乾燥させた。更に、電気炉で温度1220℃、酸素濃度1%の酸素窒素混合雰囲気のもとで5時間の焼成を行った。得られた粒子を解砕工程、分級工程を経た後、ロータリーキルンで15rpm、900℃の条件で2時間加熱し、同様に分級工程を経て磁性粒子1を得た。磁性粒子1の体積平均粒径は30μmで、BET比表面積は0.20m2/gであった。
<キャリア樹脂被覆層に内添する無機粒子の作製>
〔無機粒子1〕
市販品の親水性シリカ粒子(フュームドシリカ粒子、表面処理なし、体積平均粒径40nm)を用意し、これを無機粒子1とした。
〔無機粒子1〕
市販品の親水性シリカ粒子(フュームドシリカ粒子、表面処理なし、体積平均粒径40nm)を用意し、これを無機粒子1とした。
〔無機粒子2〕
撹拌機、滴下ノズル及び温度計を備えたガラス製反応容器にメタノール890部、9.8%アンモニア水210部を投入して混合し、アルカリ触媒溶液を得た。アルカリ触媒溶液を45℃に調整した後、攪拌しながら、テトラメトキシシラン550部と7.6%アンモニア水140部とを同時に450分間かけて滴下し、シリカ粒子分散液(A)を得た。シリカ粒子分散液(A)中のシリカ粒子は、体積平均粒径4nm、体積粒度分布指標(体積基準の粒度分布において小径側から累積16%となる粒径D16vと累積84%となる粒径D84vとの比の平方根(D84v/D16v)1/2)1.2であった。
シリカ粒子分散液(A)300部を撹拌機付きオートクレーブに投入し、撹拌機を回転速度100rpmで回転させた。撹拌機の回転を続けながら、二酸化炭素ボンベからポンプを介してオートクレーブ内に液化二酸化炭素を注入し、オートクレーブ内をヒーターで昇温しながらポンプで昇圧し、オートクレーブ内を150℃且つ15MPaの超臨界状態とした。圧力弁を操作してオートクレーブ内を15MPaに保ちながら超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液(A)からメタノール及び水を除去した。オートクレーブ内に供給した二酸化炭素量が900部となった時点で二酸化炭素の供給を停止し、シリカ粒子の粉体を得た。
ヒーター及びポンプによりオートクレーブ内を150℃且つ15MPaに保って二酸化炭素の超臨界状態を維持した状態で、オートクレーブの撹拌機の回転を続けながら、シリカ粒子100部に対してヘキサメチルジシラザン50部をエントレーナーポンプによってオートクレーブ内に注入し、オートクレーブ内を180℃に昇温し20分間反応させた。次いで、オートクレーブ内に再度、超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰のヘキサメチルジシラザンを除去した。次いで、攪拌を停止し、圧力弁を開けてオートクレーブ内の圧力を大気圧まで開放し温度を室温(25℃)まで下げた。こうして、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理された無機粒子2を得た。無機粒子2は、体積平均粒径が4nmであった。
撹拌機、滴下ノズル及び温度計を備えたガラス製反応容器にメタノール890部、9.8%アンモニア水210部を投入して混合し、アルカリ触媒溶液を得た。アルカリ触媒溶液を45℃に調整した後、攪拌しながら、テトラメトキシシラン550部と7.6%アンモニア水140部とを同時に450分間かけて滴下し、シリカ粒子分散液(A)を得た。シリカ粒子分散液(A)中のシリカ粒子は、体積平均粒径4nm、体積粒度分布指標(体積基準の粒度分布において小径側から累積16%となる粒径D16vと累積84%となる粒径D84vとの比の平方根(D84v/D16v)1/2)1.2であった。
シリカ粒子分散液(A)300部を撹拌機付きオートクレーブに投入し、撹拌機を回転速度100rpmで回転させた。撹拌機の回転を続けながら、二酸化炭素ボンベからポンプを介してオートクレーブ内に液化二酸化炭素を注入し、オートクレーブ内をヒーターで昇温しながらポンプで昇圧し、オートクレーブ内を150℃且つ15MPaの超臨界状態とした。圧力弁を操作してオートクレーブ内を15MPaに保ちながら超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液(A)からメタノール及び水を除去した。オートクレーブ内に供給した二酸化炭素量が900部となった時点で二酸化炭素の供給を停止し、シリカ粒子の粉体を得た。
ヒーター及びポンプによりオートクレーブ内を150℃且つ15MPaに保って二酸化炭素の超臨界状態を維持した状態で、オートクレーブの撹拌機の回転を続けながら、シリカ粒子100部に対してヘキサメチルジシラザン50部をエントレーナーポンプによってオートクレーブ内に注入し、オートクレーブ内を180℃に昇温し20分間反応させた。次いで、オートクレーブ内に再度、超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰のヘキサメチルジシラザンを除去した。次いで、攪拌を停止し、圧力弁を開けてオートクレーブ内の圧力を大気圧まで開放し温度を室温(25℃)まで下げた。こうして、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理された無機粒子2を得た。無機粒子2は、体積平均粒径が4nmであった。
〔無機粒子3〕
無機粒子2の作製と同様にして、ただし、シリカ粒子分散液(A)を作製する際のテトラメトキシシラン及び7.6%アンモニア水の滴下量を増やしてシリカ粒子分散液中のシリカ粒子の体積平均粒径を6nmに変更し、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理された無機粒子3を得た。無機粒子3は、体積平均粒径が7nmであった。
無機粒子2の作製と同様にして、ただし、シリカ粒子分散液(A)を作製する際のテトラメトキシシラン及び7.6%アンモニア水の滴下量を増やしてシリカ粒子分散液中のシリカ粒子の体積平均粒径を6nmに変更し、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理された無機粒子3を得た。無機粒子3は、体積平均粒径が7nmであった。
〔無機粒子4〕
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径12nm)を用意し、これを無機粒子4とした。
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径12nm)を用意し、これを無機粒子4とした。
〔無機粒子5〕
市販品の親水性シリカ粒子(フュームドシリカ粒子、表面処理なし、体積平均粒径62nm)を用意し、これを無機粒子5とした。
市販品の親水性シリカ粒子(フュームドシリカ粒子、表面処理なし、体積平均粒径62nm)を用意し、これを無機粒子5とした。
〔無機粒子6〕
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径88nm)を用意し、これを無機粒子6とした。
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径88nm)を用意し、これを無機粒子6とした。
〔無機粒子7〕
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径93nm)を用意し、これを無機粒子7とした。
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径93nm)を用意し、これを無機粒子7とした。
〔無機粒子8〕
市販品の炭酸カルシウム粒子(体積平均粒径20nm)を用意し、これを無機粒子8とした。
市販品の炭酸カルシウム粒子(体積平均粒径20nm)を用意し、これを無機粒子8とした。
〔無機粒子9〕
市販品の炭酸バリウム粒子(体積平均粒径20nm)を用意し、これを無機粒子9とした。
市販品の炭酸バリウム粒子(体積平均粒径20nm)を用意し、これを無機粒子9とした。
〔無機粒子10〕
市販品の硫酸バリウム粒子(体積平均粒径30nm)を用意し、これを無機粒子10とした。
市販品の硫酸バリウム粒子(体積平均粒径30nm)を用意し、これを無機粒子10とした。
<キャリア樹脂被覆層を形成するためのコート剤の作製>
〔コート剤(1)〕
・パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体(質量基準の重合比30:70、重量平均分子量19,000):9.0部
・ポリシクロヘキシルメタクリレート(重量平均分子量20万):9部
・カーボンブラック(キャボット社製、VXC72):0.5部
・無機粒子1:20部
・トルエン:250部
・イソプロピルアルコール:50部
上記の材料とガラスビーズ(直径1mm、トルエンと同量)とをサンドミルに投入し、回転速度190rpmで30分間撹拌し、固形分11%のコート剤(1)を得た。
〔コート剤(1)〕
・パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体(質量基準の重合比30:70、重量平均分子量19,000):9.0部
・ポリシクロヘキシルメタクリレート(重量平均分子量20万):9部
・カーボンブラック(キャボット社製、VXC72):0.5部
・無機粒子1:20部
・トルエン:250部
・イソプロピルアルコール:50部
上記の材料とガラスビーズ(直径1mm、トルエンと同量)とをサンドミルに投入し、回転速度190rpmで30分間撹拌し、固形分11%のコート剤(1)を得た。
〔コート剤(2)乃至(7)〕
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1を無機粒子2乃至7のいずれかに変更して、コート剤(2)乃至(7)をそれぞれ得た。
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1を無機粒子2乃至7のいずれかに変更して、コート剤(2)乃至(7)をそれぞれ得た。
〔コート剤(8)乃至(11)〕
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1の添加量を下記のとおり変更して、コート剤(8)乃至(11)をそれぞれ得た。
・コート剤(8):無機粒子1を10部
・コート剤(9):無機粒子1を12部
・コート剤(10):無機粒子1を30部
・コート剤(11):無機粒子1を40部
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1の添加量を下記のとおり変更して、コート剤(8)乃至(11)をそれぞれ得た。
・コート剤(8):無機粒子1を10部
・コート剤(9):無機粒子1を12部
・コート剤(10):無機粒子1を30部
・コート剤(11):無機粒子1を40部
〔コート剤(12)乃至(14)〕
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1を無機粒子8乃至10のいずれかに変更して、コート剤(12)乃至(14)をそれぞれ得た。
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1を無機粒子8乃至10のいずれかに変更して、コート剤(12)乃至(14)をそれぞれ得た。
〔コート剤(15)乃至(17)〕
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体とポリシクロヘキシルメタクリレートの添加量を下記の通り変更して、コート剤(15)乃至(17)をそれぞれ得た。
・コート剤(15):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を11部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを5部
・コート剤(16):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を6部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを14部
・コート剤(17):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を1.5部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを19部
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体とポリシクロヘキシルメタクリレートの添加量を下記の通り変更して、コート剤(15)乃至(17)をそれぞれ得た。
・コート剤(15):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を11部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを5部
・コート剤(16):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を6部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを14部
・コート剤(17):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を1.5部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを19部
(実施例1乃至30、及び、比較例1乃至6)
<樹脂被覆型キャリアの作製>
-キャリア1の作製-
磁性粒子1,000部とコート剤(1)125部とをニーダーに投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
乾燥物を室温(25℃)まで冷却し、コート剤(1)125部を追加投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
次いで、乾燥物をニーダーから取り出し、目開き75μmのメッシュで篩い粗粉を除去して、キャリア1を得た。
<樹脂被覆型キャリアの作製>
-キャリア1の作製-
磁性粒子1,000部とコート剤(1)125部とをニーダーに投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
乾燥物を室温(25℃)まで冷却し、コート剤(1)125部を追加投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
次いで、乾燥物をニーダーから取り出し、目開き75μmのメッシュで篩い粗粉を除去して、キャリア1を得た。
-キャリア2乃至31の作製-
表1に記載のコート剤、その量及び混合時間に変更した以外は、キャリア1の作製と同様にして、キャリア2乃至31をそれぞれ得た。
表1に記載のコート剤、その量及び混合時間に変更した以外は、キャリア1の作製と同様にして、キャリア2乃至31をそれぞれ得た。
<現像剤の作製>
表1に記載のキャリアと、表1に記載のトナーとを、キャリア:トナー=100:10(質量比)の混合比でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、現像剤1乃至26をそれぞれ得た。
表1に記載のキャリアと、表1に記載のトナーとを、キャリア:トナー=100:10(質量比)の混合比でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、現像剤1乃至26をそれぞれ得た。
<離型剤の露出率>
離型剤の露出率は、XPS(X線光電子分光)測定により求めた。具体的には、XPS測定装置としては、日本電子(株)製、JPS-9000MX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30mAとした。ここで、C1sスペクトルのピーク分離法によってトナー表面の離型剤量を定量した。ピーク分離法は、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した。分離されたピークのうち、離型剤に由来するピーク面積及び組成比より露出率を算出した。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナー粒子の作製に用いた離型剤、結着樹脂を単独に測定して得られたC1sスペクトルを用いた。
測定対象となるトナー粒子が外添トナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤との混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去とトナー粒子の乾燥及び回収後に測定を行った。なお、外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
離型剤の露出率は、XPS(X線光電子分光)測定により求めた。具体的には、XPS測定装置としては、日本電子(株)製、JPS-9000MX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30mAとした。ここで、C1sスペクトルのピーク分離法によってトナー表面の離型剤量を定量した。ピーク分離法は、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した。分離されたピークのうち、離型剤に由来するピーク面積及び組成比より露出率を算出した。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナー粒子の作製に用いた離型剤、結着樹脂を単独に測定して得られたC1sスペクトルを用いた。
測定対象となるトナー粒子が外添トナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤との混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去とトナー粒子の乾燥及び回収後に測定を行った。なお、外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
<樹脂被覆層中の無機粒子の平均粒径の測定>
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製した。キャリア断面を走査透過電子顕微鏡((株)日立製作所製、S-4100)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置((株)ニレコ製、ルーゼックスAP)に取り込み、画像解析を行った。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とした。
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製した。キャリア断面を走査透過電子顕微鏡((株)日立製作所製、S-4100)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置((株)ニレコ製、ルーゼックスAP)に取り込み、画像解析を行った。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とした。
<樹脂被覆層の平均厚さの測定>
上記SEM画像を画像処理解析装置((株)ニレコ製、ルーゼックスAP)に取り込み、画像解析を行った。キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とした。
上記SEM画像を画像処理解析装置((株)ニレコ製、ルーゼックスAP)に取り込み、画像解析を行った。キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とした。
<キャリアの表面解析>
キャリアの表面を3次元解析する装置として、(株)エリオニクス製の電子線3次元粗さ解析装置ERA-8900FEを用いた。ERA-8900FEによるキャリアの表面解析は、具体的には下記のとおり行った。
キャリア1粒子の表面を5,000倍に拡大し、測定点を長辺方向に400点、短辺方向に300点とり3次元測定を実施し、24μm×18μmの領域について3次元画像データを得た。3次元画像データに対し、スプラインフィルタのリミット波長を12μmに設定して周期12μm以上の波長を除去し、さらに、ガウシアンハイパスフィルタのカットオフ値を2.0μmに設定して周期2.0μm以上の波長を除去し、3次元粗さ曲線データを得た。3次元粗さ曲線データから、中央部12μm×12μmの領域(平面視面積A=144μm2)の表面積B(μm2)を求め、比B/Aを求めた。キャリア100個についてそれぞれ比B/Aを求め、算術平均した。
キャリアの表面を3次元解析する装置として、(株)エリオニクス製の電子線3次元粗さ解析装置ERA-8900FEを用いた。ERA-8900FEによるキャリアの表面解析は、具体的には下記のとおり行った。
キャリア1粒子の表面を5,000倍に拡大し、測定点を長辺方向に400点、短辺方向に300点とり3次元測定を実施し、24μm×18μmの領域について3次元画像データを得た。3次元画像データに対し、スプラインフィルタのリミット波長を12μmに設定して周期12μm以上の波長を除去し、さらに、ガウシアンハイパスフィルタのカットオフ値を2.0μmに設定して周期2.0μm以上の波長を除去し、3次元粗さ曲線データを得た。3次元粗さ曲線データから、中央部12μm×12μmの領域(平面視面積A=144μm2)の表面積B(μm2)を求め、比B/Aを求めた。キャリア100個についてそれぞれ比B/Aを求め、算術平均した。
<珪素元素濃度の測定>
キャリアを試料にして、下記の条件でX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)で分析し、各元素のピーク強度から珪素元素濃度(atomic%)を求めた。
・XPS装置:アルバック・ファイ社製、VersaProbeII
・エッチング銃:アルゴン銃
・加速電圧:5kV
・エミッション電流:20mA
・スパッタ領域:2mm×2mm
・スパッタレート:3nm/min(SiO2換算)
キャリアを試料にして、下記の条件でX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)で分析し、各元素のピーク強度から珪素元素濃度(atomic%)を求めた。
・XPS装置:アルバック・ファイ社製、VersaProbeII
・エッチング銃:アルゴン銃
・加速電圧:5kV
・エミッション電流:20mA
・スパッタ領域:2mm×2mm
・スパッタレート:3nm/min(SiO2換算)
<現像剤からの磁性粒子の採取>
現像剤から16mメッシュでキャリアを分離した。分離したキャリアを、例えば、トルエンによりコート層を溶解し磁性粒子を取り出した。溶剤は、コート樹脂に合わせて任意に変更した。溶解の差異は、溶剤に合わせて、加温、超音波付与など用いた。
現像剤から16mメッシュでキャリアを分離した。分離したキャリアを、例えば、トルエンによりコート層を溶解し磁性粒子を取り出した。溶剤は、コート樹脂に合わせて任意に変更した。溶解の差異は、溶剤に合わせて、加温、超音波付与など用いた。
<磁性粒子の体積平均粒径>
磁性粒子の体積平均粒径は、レーザー解説粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)にて測定した。
磁性粒子の体積平均粒径は、レーザー解説粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)にて測定した。
<画像濃度変化抑制性>
得られた現像剤の濃度差を求めた。前記濃度差が、小さいほど濃度変化抑制性に優れる。
富士ゼロックス(株)製DocuCenter Color400改造機を室内温度10℃、相対湿度15%の低温度低湿環境下で、A4サイズのエンボス紙(特種東海製紙株式会社、レザック66)に、エリアキャバレッジ5%のテストチャートを50,000枚印刷し、1,000枚目と50.000枚目の画像濃度差を、分光測色計(X-Rite Ci62、X-Rite社製)を用いて、画像中の任意の3カ所のL*値、a*値及びb*値を測定し、下記の式に基づき色差ΔEを算出し、色差ΔEを下記のとおり分類し、評価した。
A:色差ΔEが1以下で問題なし。
B:色差ΔEが1超、2以下。色さはわずかで問題なし
C:色差ΔEが2超、3以下。濃度差はあるが許容できる。
D:色差ΔEが3超、5以下。濃度差はあるが許容できる。
E:色差ΔEが5超。問題あり。
得られた現像剤の濃度差を求めた。前記濃度差が、小さいほど濃度変化抑制性に優れる。
富士ゼロックス(株)製DocuCenter Color400改造機を室内温度10℃、相対湿度15%の低温度低湿環境下で、A4サイズのエンボス紙(特種東海製紙株式会社、レザック66)に、エリアキャバレッジ5%のテストチャートを50,000枚印刷し、1,000枚目と50.000枚目の画像濃度差を、分光測色計(X-Rite Ci62、X-Rite社製)を用いて、画像中の任意の3カ所のL*値、a*値及びb*値を測定し、下記の式に基づき色差ΔEを算出し、色差ΔEを下記のとおり分類し、評価した。
A:色差ΔEが1以下で問題なし。
B:色差ΔEが1超、2以下。色さはわずかで問題なし
C:色差ΔEが2超、3以下。濃度差はあるが許容できる。
D:色差ΔEが3超、5以下。濃度差はあるが許容できる。
E:色差ΔEが5超。問題あり。
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、画像量が少ない印刷を連続で行った後に高濃度印刷を行った場合でも、濃度変化抑制性に優れることがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (15)
- 結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、
磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する
静電荷像現像剤。 - 前記比B/Aが、1.040以上1.080以下である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
- 前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上70nm以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像剤。
- 前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm以上1.2μm以下である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記トナーが、外添剤を含み、
前記無機粒子が、前記外添剤と同じ帯電極性を有する粒子である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。 - 前記無機粒子が、無機酸化物粒子である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記無機粒子が、シリカ粒子であり、
X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%超20atomic%未満である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。 - 前記珪素元素濃度が、5atomic%超20atomic%未満である請求項7に記載の静電荷像現像剤。
- 前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下である請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万未満である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万未満である請求項10に記載の静電荷像現像剤。
- 前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm以上1.2μm以下である請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 請求項1乃至請求項12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。 - 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乃至請求項12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、
を備える画像形成装置。 - 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乃至請求項12のいずれか1項に記載の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、
を有する画像形成方法。
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US4468445A (en) * | 1983-01-31 | 1984-08-28 | Kelly Paul P | Electrophotographic mixture containing toner particles and coated carrier particles |
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JP2003057866A (ja) * | 2001-08-17 | 2003-02-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成方法 |
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