JP5079563B2 - 電子写真用現像剤、及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
2成分現像装置は、通常、内部に複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラを備え、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブを有している。この現像スリーブ表面にトナーを付着させた静電潜像現像用キャリアを担持しながら像担持体との対向部である現像領域に搬送して、2成分現像剤からなる磁気ブラシにて現像を行なうものである。
2成分現像装置においては、静電潜像現像用キャリアとトナーとを撹拌混合することで帯電を行なうので、トナーの帯電性が安定し、比較的安定した良好な画像が得られる。
特にトナーのキャリア表面へのスペント抑制に関しては、従来より、シリコーン樹脂のような低表面エネルギーを有する樹脂を用いることでの防止が試みられているが、該樹脂はトナーのみならずキャリア芯材粒子に対しての密着性も低下させるため、スペントを抑制する反面、シリコーン樹脂からなるキャリア被覆層の芯材からの剥離を促進させ、芯材露出に伴う抵抗低下を引き起こしていた。
しかしながら、該方法によれば、本発明者らが検討した結果、キャリアの被覆層の層厚を増やした場合には過剰な金属酸化物成分による被覆層の耐スペント性の悪化や被覆層のクラック発生による削れや剥離を引き起こすことがあることが分かった。
(1)少なくとも着色剤、結着樹脂およびワックスを含有し水系造粒により得られるトナーと、キャリアとからなる2成分現像剤であって、前記トナーは、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる前記トナー粒子表面から0.3μmまでの深さ領域に存在する前記ワックスの量が0.1質量%以上で4質量%よりも少なく、かつ、前記キャリアは、少なくとも磁性材料から成る芯材粒子と、該芯材粒子表面上に被覆層を有し、前記被覆層が、少なくとも(i)コロイダルシリカと、下記一般式(1)で表わされるアルコキシシランの縮合物と、(ii)アミノ樹脂、(iii)該アミノ樹脂と反応可能なアクリル樹脂、(iv)微粒子、(v)溶剤を含む被覆層液を用いて塗布・形成されたものであり、前記被覆層中に含まれるコロイダルシリカの含有量が60質量%未満であり、前記被覆層の膜厚hと前記キャリアの体積平均粒子径DWとの比(h/DW)が0.01よりも大きいことを特徴とする電子写真用現像剤。
(3)前記アクリル樹脂の含有量が前記被覆層に対して0.5〜30重量%の範囲であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の電子写真用現像剤。
(4)前記微粒子の含有量が、前記被覆層に対して1〜60重量%の範囲であることを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
(5)前記微粒子がアミノシランカップリング剤で表面処理された微粒子であることを特徴とする前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
(6)前記微粒子が、表面が導電性処理された導電性微粒子であることを特徴とする(前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
(7)前記微粒子として少なくとも2種類以上含有することを特徴とする前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
(8)前記キャリアの体積平均粒子径Dwと、前記被覆層の膜厚hが下記式(2)を満たすことを特徴とする(1)乃至(7)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
0.025<h/Dw<0.2 ・・・(2)
(9)前記体積平均粒径Dwが、20μm〜65μmであることを特徴とする前記(8)に記載の電子写真用現像剤。
(10)前記トナーを構成する結着樹脂が、末端が活性水素基と反応可能な置換基を有する変性ポリエステルを反応させてなることを特徴とする前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
(11)ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法により求められるワックスの吸熱量を質量換算した値で、全トナーに対し1〜20質量%であることを特徴とする前記(1)乃至(10)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
(12)前記トナーの体積平均粒径が3μm以上8μm以下であることを特徴とする前記(1)乃至(11)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
(13)前記トナーの数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.00以上1.25以下であることを特徴とする前記(1)乃至(12)のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
本発明のキャリアは、磁性材料から成る芯材と、該芯材表面に、被覆層の構成成分を有機溶剤に分散乃至溶解させた被覆層液を塗布することで得られる被覆層からなる。
前記芯材粒子としては、特に制限はなく、電子写真用二成分キャリアとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、が好適に挙げられる。また、近年著しく進む環境面への配慮をし、フェライトであれば、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、例えば、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Srフェライト、銅−亜鉛フェライト、リチウム系フェライト等を用いることが好適である。
なお、芯材抵抗を制御する目的及び製造安定性を高める目的などから、その他の芯材の組成成分として、例えばLi、Na、K、Ca、Ba、Y、Ti、Zr、V、Ag、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Sb、Bi等の組成成分元素1種以上配合させてもよい。これらの配合量としては、総金属元素量の5原子%以下であることが好ましく、3原子%以下であることがより好ましい。
前記芯材粒子は、静電潜像担持体へのキャリア付着(飛散)防止の点から、体積平均粒径が20μm以上の大きさのものが好ましく、キャリアスジ等の発生防止等画質低下防止の点から100μm以下のものが好ましく、特に、近年の高画質化に対しては、体積平均粒径が20μm〜50μmがより好ましい。
ここで、前記芯材の体積平均粒径は、例えば、「マイクロトラック粒度分析計SRA、日機装株式会社製」を使用し、0.7μm〜125μmのレンジ設定で測定することができる。
前記被覆層は、前記芯材粒子表面に、被覆層液を用いて形成される。
前記被覆層液は、少なくとも(i)コロイダルシリカと分子量が1000以下となるように制御されたアルコキシシランの縮合物、(ii)アミノ樹脂、(iii)該アミノ樹脂と架橋可能なアクリル骨格を有する結着樹脂、(iv)微粒子、(v)溶剤、を含有してなる。該被覆層液はシラノール部位による縮合反応性を有した状態で存在しており、後述の工程でキャリア芯材に塗布された後、加熱工程を経ることでさらに加水分解が促進され、コロイダルシリカとアルコキシシランの縮合物の反応を進行せしめて、最終的に強固な被覆層をキャリア表面に形成することが可能となる。
前記被覆層液は少なくともコロイダルシリカを含有することを特徴とする。このコロイダルシリカとしては、直径5〜200nm、好ましくは5〜40nmのシリカ微粒子が水乃至有機溶媒中にコロイド上に分散されたものであり、特に酸性に調整されて安定化された分散型のコロイダルシリカが好ましい。該コロイダルシリカはその表面にシラノールを有しており、後述のアルコキシシランの縮合物との反応により、化学的に強固に結着した被覆層を形成することができる。
このようなコロイダルシリカの具体例としては、日産化学工業(株)製のスノーテックスO、MA−ST、IPA−ST、NBA−ST、IBA−ST、EG−ST、XBA−ST、NPC−ST、DMAC−ST、触媒化成工業(株)製のカタロイドSN、OSCAL1132、OSCAL1232、OSCAL1332、OSCAL1432、OSCAL1532、OSCAL1632、OSCAL1732などが挙げられるが、この限りでない。
前記被覆層液は更に、以下の化学式(1)で表わされるアルコキシシランの縮合物を含有することを特徴とする。
該アルコキシシランの縮合物の分子量としては1000以下が好適である。該分子量が1000を超えると耐磨耗性が著しく低下する場合があるのみならず、前記被覆層液の粘度の増大を引き起こして、芯材表面に均一に被覆層をコーティングすることが困難になる場合があり好ましくない。
前記アミノ樹脂としては、従来知られているアミノ樹脂を用いることができるが、中でも、グアナミン、メラミンを用いることで、キャリアの帯電付与能力をも向上させることができる点、および現像剤攪拌での帯電量の経時変化を抑制できるため、より好ましく用いられる。
また、さらに適度にキャリアの帯電付与能力を制御する必要がある場合には、グアナミン及びメラミンの少なくともいずれかと、他のアミノ樹脂とを併用しても差し支えない。
更に本発明では、キャリア被覆層中にアミノ樹脂と架橋可能なアクリル樹脂を含有することを特徴とする。アクリル樹脂は芯材及び被覆層に含有される微粒子との密着性が強く脆性が低いので、被覆層の剥離に対して非常に優れた性質を持ち、被覆層の削れ及び剥がれといった劣化が発生し難いので、被覆層を安定的に維持することが可能であると共に、強い接着性により芯材と被覆層を強固に密着することができ、更に導電性粒子など被覆層中に含有する粒子を強固に保持することができる。
前記被覆層中に含有させる材料として、さらに前述の成分とは異なる微粒子を含有させることができ、膜化させた皮膜の厚さに対して、適切な含有量、粒子径を選択することにより、皮膜の強度を著しく向上させることができる。こうした微粒子としては、従来公知の材料を単独、もしくは、混合して用いることが可能であり、代表的にはシリカ、酸化チタン、アルミナなどがある。なかでも、トナーを負極性に帯電させるため、アルミナの微粒子は好ましく用いられる。
前記微粒子の含有量は、膜化させた皮膜を構成する材料によっても適宜選択されるが、好ましくは1〜60wt%の範囲にあることが好ましい。60wt%を超えると、皮膜から微粒子の脱離が生じやすくなり、耐久性に不具合を生ずる場合があるからである。
前記被覆層の形成法としては、従来公知の方法が使用でき、コア材粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法あるいは浸漬法等の手段で塗布する方法が挙げられる。
更に、このようにして被覆層が塗布形成されたキャリア粒子を加熱することによって、被覆層の縮合反応を促進させることが好ましい。
この加熱処理は、被覆層形成後、引き続きコート装置内で行なっても良く、或いは、被覆層形成後、通常の電気炉や焼成キルン等、別の加熱手段によって行なっても良い。
また、加熱処理温度としては、使用する被覆層材料によって異なるため、一概に決められるものではないが、120〜350℃程度が好ましく、特に被覆層樹脂の分解温度以下の温度が好ましく、220℃程度までの上限温度であることがより好ましく、加熱処理時間としては、5〜120分間程度であることが好ましい。
前記被覆層のキャリア中での含有率としては5wt%以上が好ましく、さらには5wt%以上10wt%以下がより好ましい。また、前記被覆層の厚みhは、キャリアの体積平均粒径Dwに対して下記式(2)を満たすことが好ましい。
0.025<h/Dw<0.2 ・・・(2)
前記体積抵抗が10(logΩ・cm)未満であると、非画像部でのキャリア付着が生じることがあり、16(logΩ・cm)を超えると、現像時、エッジ部における画像濃度が強調されるいわゆるエッジ効果が顕著になる。前記体積抵抗は、被覆層の厚み、含有される前記導電性微粒子の含有量を調製することで、前記体積抵抗の範囲内で必要に応じて調整可能である。
R=Log[r×(2.5cm×4cm)÷0.2cm]
本発明は、前記特定キャリアと、特定トナーの選択的組合せに係るものでもあるが、該トナーは、少なくとも水系媒体中で生成される、ポリエステル樹脂と着色剤、離型剤を含むものであることが好ましい。前記のトナーを製造する方法としては、水系媒体中で生成される方法であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、樹脂の選択性が高く、低温定着性が高く、また、造粒性に優れ、粒径、粒度分布、形状の制御が容易であるため、前記トナーとしては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステルとを含むトナー材料を有機溶剤に溶解乃至分散させてトナー溶液を調製した後、該トナー溶液を水系媒体中に乳化乃至分散させて分散液を調製し、該水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させて接着性基材を粒子状に生成させ、前記有機溶剤を除去して得られるものが好適である。
前記トナー材料としては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、結着樹脂と、帯電制御剤と、着色剤とを反応させて得られる接着性基材などを少なくとも含み、更に必要に応じて、樹脂微粒子、離型剤などのその他の成分を含んでなる。
前記結着樹脂としては、定着時にシャープにメルトし、画像表面を平滑化できる点で、低分子量化しても充分な可とう性を有しているポリエステル樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂に更に他の樹脂を組み合せて用いても良い。該ポリエステル樹脂は下記式(3)で表わされる1種若しくは2種以上のポリオールと、一般式(4)で表わされる1種若しくは2種以上のポリカルボン酸をポリエステル化したものである。
さらに本発明で用いる結着樹脂としては、活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステルを含有していても良い。
前記活性水素基含有化合物は、水系媒体での造粒過程で、前記活性水素基含有化合物と反応可能なポリエステルが伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステルがイソシアネート基含有変性ポリエステル(A)である場合には、該イソシアネート基含有変性ポリエステル(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、アミン類(B)が好適である。
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。これらの中でも、ジアミン(B1)、ジアミン(B1)と少量の3価以上のポリアミン(B2)との混合物が特に好ましい。
前記3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、等が挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、等が挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、等が挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸、等が挙げられる。
前記(B1)〜(B5)のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、例えば、前記(B1)から(B5)のいずれかのアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物、等が挙げられる。
前記混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3/1を超えると、前記変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が特に好ましい。
前記変性ポリエステルの中でも、高分子成分の分子量を調節し易く、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着特性、特に定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構のない場合でも良好な離型性及び定着性を確保できる点で、ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)であるのが特に好ましい。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
前記3価以上の多価脂肪族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、ソルビトール等が挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記3価以上のポリフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(TO)との混合物における、前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(TO)との混合質量比(DIO:TO)としては、100:0.01〜10が好ましく、100:0.01〜1がより好ましい。
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。これらの中でも、ジカルボン酸(DIC)単独、又はDICと少量の3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物が好ましい。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アルキレンジカルボン酸、アルケニレンジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、等が挙げられる。
前記アルキレンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。
前記アルケニレンジカルボン酸としては、炭素数4〜20のものが好ましく、例えば、マレイン酸、フマール酸等が挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20のものが好ましく、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
前記芳香族ポリカルボン酸としては、炭素数9〜20のものが好ましく、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
前記ポリカルボン酸(PC)としては、前記ジカルボン酸(DIC)、前記3価以上のポリカルボン酸(TC)、及び、前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸との混合物、から選択されるいずれかの酸無水物又は低級アルキルエステル物を用いることもできる。
前記低級アルキルエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等が挙げられる。
前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物における前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合質量比(DIC:TC)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、100:0.01〜10が好ましく、100:0.01〜1がより好ましい。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
これらは、1種単独でも使用することができ、2種以上を併用してもよい。
前記イソシアネート基[NCO]が、5を超えると、低温定着性が悪化することがあり、1未満であると、耐オフセット性が悪化することがある。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)の1分子当たりに含まれるイソシアネート基の平均数としては、1以上が好ましく、1.2〜5がより好ましく、1.5〜4がより好ましい。
前記イソシアネート基の平均数が、1未満であると、前記ウレア結合生成基で変性されているポリエステル樹脂(RMPE)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
すなわち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50〜200μl注入して測定する。前記試料における分子量の測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。前記検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、及び4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、前記検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトポンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記着色剤の前記トナーにおける含有量は1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ワックス類が好適に挙げられる。
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、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。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等が挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等が挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド等が挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン等が挙げられる。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックス等が挙げられる。
前記融点が、40℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
前記離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5cps〜1,000cpsが好ましく、10cps〜100cpsがより好ましい。前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1,000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
トナー粒子中のワックス総量は、DSC(示差走査熱量計)法で得られる。以下の測定装置及び条件により、トナー試料とワックス単体試料とをそれぞれ測定し、それぞれ得られるワックスの吸熱量の比から求める。
・測定装置:DSC装置(DSC60;島津製作所製)
・試料量:約5mg
・昇温温度:10℃/min
・測定範囲:室温〜150℃
・測定環境:窒素ガス雰囲気中
ワックス総量は以下の式(5)で算出した。
ワックス総量(質量%)=(トナー試料のワックスの吸熱量(J/g))×100)/(ワックス単体の吸熱量(J/g))・・・(5)
このように、上記分析により、トナー製造工程中にワックスが流出して、仕込んだ全てワックスがトナーに含有されない場合においても、トナー粒子中のワックス総量を有効に規定することができる。
先ず、試料として、トナー3gを自動ペレット成型器(Type M No.50 BRP-E;MAEKAWA TESTING MACHINE CO.製)で6tの荷重で1分間プレスして40mmφ(厚さ約2mm)ペレットを作製した。そのトナーペレット表面をFTIR−ATR法により測定した。用いた顕微FTIR装置は、PERKIN ELMER社製Spectrum OneにMultiScope FTIRユニットを設置したもので、直径100μmのゲルマニウム(Ge)結晶のマイクロATRで測定した。赤外線の入射角41.5°、分解能4cm−1、積算20回で測定した。
得られたワックス由来のピークとバインダ樹脂由来のピーク(828cm−1)との強度比をトナー粒子の表面の相対的なワックス量とした。値は測定場所を変えて4回測定した後の平均値を用いた。
前記試料における表面ワックス量を、既知のワックス量を均一に分散した検量線用試料の相対的なワックス量との関係から算出した。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、感光体に帯電される電荷の正負に応じて正又は負の荷電制御剤を適宜選択して用いることができる。
前記負の帯電制御剤としては、例えば、電子供与性の官能基を持つ樹脂又は化合物、アゾ染料、有機酸の金属錯体、などを用いることができる。具体的には、ボントロン(品番:S−31、S−32、S−34、S−36、S−37、S−39、S−40、S−44、E−81、E−82、E−84、E−86、E−88、A、1−A、2−A、3−A)(いずれも、オリエント化学工業株式会社製);カヤチャージ(品番:N−1、N−2)、カヤセットブラック(品番:T−2、004)(いずれも、日本化薬株式会社製);アイゼンスピロンブラック(T−37、T−77、T−95、TRH、TNS−2)(いずれも保土谷化学工業株式会社製);FCA−1001−N、FCA−1001−NB、FCA−1001−NZ、(いずれも、藤倉化成株式会社製)、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の好ましいトナー製造方法としては、トナー材料の溶解乃至分散液を水系媒体中に乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製した後トナーを造粒することによるものであり、以下の工程1)〜6)より成る。
1)トナー材料の溶解乃至分散液の調製
前記トナー材料の溶解乃至分散液は前記トナー材料を有機溶剤に溶解乃至分散させてなる。
前記トナー材料としては、トナーを形成可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、前記ポリエステル樹脂、前記着色剤、前記離型剤、さらに必要に応じて活性水素基含有化合物、及び該活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル(プレポリマー)を少なくとも含み、更に必要に応じて帯電制御剤等のその他の成分を含んでなる。
前記トナー材料の溶解乃至分散液は、前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解乃至分散させて調製することで得られる。なお、前記有機溶剤は、トナーの造粒時乃至造粒後に除去される。
前記有機溶剤としては、前記トナー材料を溶解乃至分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、等が挙げられるが、エステル系溶剤であるのが好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。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。
前記有機溶剤の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナー材料100質量部に対し、40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部が更に好ましい。
なお、前記トナー材料の中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、後述する水系媒体の調製において、該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、前記トナー材料の溶解乃至分散液を前記水系媒体に添加する際に、該溶解乃至分散液と共に前記水系媒体に添加してもよい。
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。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。
前記水系媒体の調製は、例えば、樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させることにより行なうことができる。該樹脂微粒子の該水系媒体中の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.5〜10質量%が好ましい。
前記樹脂微粒子としては、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも微細な球状の樹脂粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されているのが好ましい。
なお、前記ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、などが挙げられる。
また、前記樹脂微粒子としては、少なくとも2つの不飽和基を有する単量体を含んでなる共重合体を用いることもできる。
前記少なくとも2つの不飽和基を持つ単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(「エレミノールRS−30」;三洋化成工業製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールアクリレートなどが挙げられる。
(i)前記ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法、
(ii)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散体を製造する方法、
(iii)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、
(iv)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、
(v)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、該樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、
(vi)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次に溶剤を除去して樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、
(vii)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法、
(viii)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、
などが好適な調製方法として挙げられる。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド、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。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好適に挙げられる。該フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。該フルオロアルキル基を有する界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製);フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製);ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
該カチオン界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−121(旭硝子社製);フロラードFC−135(住友3M社製);ユニダインDS−202(ダイキン工業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製);エクトップEF−132(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
前記難水溶性の無機化合物分散剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト、等が挙げられる。
前記高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸類、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、アミド化合物又はこれらのメチロール化合物、クロライド類、窒素原子若しくはその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン系、セルロース類、等が挙げられる。
前記酸類としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。
前記水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。
前記ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等が挙げられる。
前記ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
前記アミド化合物又はこれらのメチロール化合物としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸、又はこれらのメチロール化合物、などが挙げられる。前記クロライド類としては、例えば、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等が挙げられる。
前記窒素原子若しくはその複素環を有するもの等ホモポリマー又は共重合体としては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。
前記ポリオキシエチレン系としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等が挙げられる。
前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
前記分散液の調製においては、必要に応じて分散安定剤を用いることができる。
該分散安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能なもの等が挙げられる。
また、前記溶解乃至分散液の結着樹脂として活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル(プレポリマー)を含む場合においては、前記水系媒体中に例えばジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどの該反応における触媒を用いることもできる。
前記トナー材料の溶解乃至分散液の前記水系媒体中への乳化乃至分散は、前記トナー材料の溶解乃至分散液を前記水系媒体中で攪拌しながら分散させるのが好ましい。該分散の方法としては、特に限定されるものではないが、ホモジナイザー(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業社製)等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー(在原製作所社製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(特殊機化工業社製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機社製)、キャピトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工社製)等の連続式乳化機、マイクロフルイダイザー(みずほ工業社製)、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVガウリン(ガウリン社製)等の高圧乳化機、膜乳化機(冷化工業社製)等の膜乳化機、バイブロミキサー(冷化工業社製)等の振動式乳化機、超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)等の超音波乳化機等が挙げられる。中でも、粒径の均一化の観点から、APVガウリン、ホモジナイザー、TKオートホモミキサー、エバラマイルダー、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサーを用いることが好ましい。
なお、前記溶解乃至分散液の結着樹脂として活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル(プレポリマー)を含む場合においては、該乳化乃至分散時に該反応が進行する。反応条件としては特に制限はなく、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と前記活性水素基含有化合物との組合せに応じて適宜選択することができるが、反応時間としては、10分間〜40時間が好ましく、2時間〜24時間がより好ましい。
前記乳化乃至分散により得られた乳化スラリーから、前記有機溶剤を除去する。
前記有機溶剤の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、前記油滴中の前記有機溶剤を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の非水溶性有機溶剤を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法、等が挙げられる。
前記有機溶剤の除去が行われると、トナー粒子が形成される。該トナー粒子に対し、洗浄、乾燥等を行なうことができ、更にその後、所望により分級等を行なうことができる。該分級は、例えば、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行なうことができ、乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行なってもよい。
なお、分散安定剤として前記水系媒体にリン酸カルシウム塩などの酸・アルカリに溶解可能なものを用いた場合には、塩酸などの酸によって該分散安定剤を溶解し、水洗いするなどの方法によりトナー粒子から除去することができる。
こうして、得られたトナー粒子を、必要に応じて、シリカ微粒子や酸化チタン微粒子等の無機微粒子である離型剤、帯電制御剤等の粒子と共に混合したり、更に機械的衝撃力を印加することにより、該トナー粒子の表面から該離型剤等の粒子が脱離するのを防止することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢、等が挙げられる。
前記トナーは、その形状、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下のような、平均円形度、体積平均粒径、体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)などを有していることが好ましい。
前記平均円形度が、0.900未満であると、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.980を超えると、ブレードクリーニングなどを採用している画像形成システムでは、感光体上及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れ、例えば、写真画像等の画像面積率の高い画像形成の場合において、給紙不良等で未転写の画像を形成したトナーが感光体上に転写残トナーとなって蓄積した画像の地汚れが発生してしまうことがあり、あるいは、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまうことがある。
具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.1〜0.5ml添加し、各トナー0.1〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mLを添加し、得られた分散液を超音波分散器(本多電子株式会社製)で3分間分散処理する。次いで前記分散液を前記FPIA−2100を用いて濃度を5,000〜15,000個/μLが得られるまでトナーの形状及び分布を測定する。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5,000個/μL〜15,000個/μLにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、即ち、添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを充分に濡らすことができないため、分散が不充分となる。またトナー添加量は粒径により異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3μm〜10μmの場合、トナー量を0.1g〜0.5g添加することにより分散液濃度を5,000個/μl〜15,000個/μlに合わせることが可能となる。
前記体積平均粒径が、3μm未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、10μmを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
本発明の現像剤は、本発明の前記キャリアと、前記トナーとを含む二成分現像剤である。
前記現像剤におけるトナーとキャリアの混合割合は、キャリア100質量部に対しトナー1.0質量部〜10.0質量部が好ましい。
前記現像剤入り容器は、本発明の前記現像剤を容器中に収容してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、現像剤容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像剤容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物である現像剤が排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記現像剤容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
前記現像剤入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けて現像剤の補給に好適に使用することができる。
本発明で用いられるプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容された現像剤を担持し、かつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、特に後述する本発明の画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
本発明に用いられる画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、前記帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行なうことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行なう光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記現像剤を用いて現像することにより行なうことができ、前記現像手段により行なうことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記現像剤を収容し、前記静電潜像に該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適であり、前記現像剤入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記現像器に収容させる現像剤は、本発明の前記現像剤である。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行なうことができ、前記転写手段により行なうことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記定着装置が、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
図3に示す画像形成装置(100)は、前記静電潜像担持体としての感光体ドラム(10)(以下「感光体(10)」という)と、前記帯電手段としての帯電ローラ(20)と、前記露光手段としての露光装置(30)と、前記現像手段としての現像装置(40)と、中間転写体(50)と、クリーニングブレードを有する前記クリーニング手段としてのクリーニング装置(60)と、前記除電手段としての除電ランプ(70)とを備える。
なお、タンデム画像形成装置(120)においては、二次転写装置(22)及び定着装置(25)の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行なうために該転写紙を反転させるためのシート反転装置(28)が配置されている。
そして、中間転写体(50)上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ(49)を回転させ、中間転写体(50)と二次転写装置(22)との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置(22)により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体(50)上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置(17)によりクリーニングされる。
本発明の画像形成方法では、機械的強度が高く、トナー飛散や地汚れがなく、高画像濃度の画像が形成できる本発明の前記キャリアを含む現像剤を用いているので、高画質画像が効率よく形成できる。
(トナー)
(製造例1)
<トナー1の作製>
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、メタクリル酸166質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、3,800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し4時間反応させた。次いで、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃で6時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を合成した。
得られた[微粒子分散液1]を粒度分布測定装置(LA−920、堀場製作所製)で測定したところ、体積平均粒径は110nmであった。また、得られた[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は58℃であり、重量平均分子量は13万であった。
水990質量部、[微粒子分散液1]83質量部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させた。次いで、10mmHg〜15mmHgの減圧で5時聞反応させた後、反応容器内に無水トリメリット酸44質量部を入れ、常圧下、180℃で3時間反応させて、[低分子ポリエステル1]を合成した。
得られた[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2,300、重量平均分子量6,700、ガラス転移温度(Tg)43℃、酸価25mgKOH/gであった。
冷却管、撹拌機、及び窒索導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させ、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応させて、[中間体ポリエステル1]を合成した。
得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,200、重量平均分子量9,700、ガラス転移温度(Tg)54℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価52mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、[中間体ポリエステル1]410質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応させ、[プレポリマー1]を合成した。
得られた[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン170質量部、及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で4時間半反応を行ない、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
水1200質量部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製、DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)540質量部、及び[低分子ポリエステル樹脂1]1,200質量部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて110℃で1時間混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕して、[マスターバッチ1]を作製した。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、前記[低分子ポリエステル1]378質量部、パラフィンワックスA(融点78℃)110質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、攪拌下80℃まで昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却し[ワックス分散液(1)]を得た。得られた[ワックス分散液(1)]に含まれるワックス分散粒子の体積平均粒径(Dv)を、レーザー光散乱法を用いた粒度分布測定装置(「LA−920」;堀場製作所社製)により測定したところ、0.160μmであった。また、体積平均粒径(Dv)が0.8μm以上の粗大粒子の存在率は5%以下であった。
前記[ワックス分散液(1)]1435質量部に、前記[マスターバッチ1]500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合して原料溶解液を得た。
得られた原料溶解液1324質量部を反応容器に移し、ビーズミル(「ウルトラビスコミル」;アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、及び0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスして、前記カーボンブラック及び前記ワックスの分散を行なった。次いで、該分散液に前記[低分子ポリエステル1]の65質量%酢酸エチル溶液1324質量部を添加した。上記同様の条件のビーズミルで1パスし、分散させ、[油相1]を調製した。
得られた[油相2]の固形分濃度(測定条件:130℃、30分の加熱による)は、50質量%であった。
[油相1]749質量部、[プレポリマー1]115質量部、及び[ケチミン化合物1]2.9質量部を容器内に入れ、TKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器内に[水相1]1,200質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合して、[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器内に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、40℃で24時間熟成を行ない、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過した後、以下の洗浄処理を行なった。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)前記(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)前記(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)前記(3)の濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行ない[濾過ケーキ1]を得た。
得られた[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後目開き75μmメッシュで篩い、体積平均粒径6.1μm、個数平均粒径5.4μm、平均円形度0.972のトナー母粒子を作製した。
次に、得られたトナー母体粒子100質量部に疎水シリカ0.7質量部と、疎水性酸化チタン0.3質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合して、製造例1の「トナー1」を作製した。
<トナー2の作製>
製造例1のパラフィンワックスAをポリプロプレンワックス(融点86℃)に変えた以外は製造例1と同様にして、[ワックス分散液(2)]を調製し、製造例2の[トナー2]を作製した。
得られた[ワックス分散液(2)]に含まれるワックス分散粒子の体積平均粒径(Dv)を、レーザー光散乱法を用いた粒度分布測定装置(「LA−920」;堀場製作所社製)により測定したところ、0.162μmであった。また、体積平均粒径(Dv)が0.8μm以上の粗大粒子の存在率は5%以下であった。
得られた[トナー2]の諸物性については製造例1と同様にして測定を行なった。結果を表1に示した。
<トナー3の作製>
製造例1のパラフィンワックスAをカルナバワックス(融点82℃)660質量部に変えた以外は製造例1と同様にして、[ワックス分散液(3)]を調製し、製造例3の[トナー3]を作製した。
得られた[トナー3]の諸物性については製造例1と同様にして測定を行なった。結果を表1に示した。
<トナー4の作製>
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート188部と2時間反応を行ない[プレポリマー4]を得た。次いで[プレポリマー4]267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000の[架橋ポリエステル]を得た。
[低分子ポリエステル1] 85部
[架橋ポリエステル] 15部
カルナバワックス(融点82℃) 7部
[マスターバッチ1] 6部
荷電制御剤E−84(オリエント化学工業社製) 1部
以上の処方で2軸エクストルーダーを用いて100℃で混練し、粉砕、分級しトナー粒子を得た。次に、得られたトナー粒子100質量部に疎水シリカ0.7質量部と、疎水性酸化チタン0.3質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合して、製造例4の「トナー4」を作製した。
得られた[トナー4]の諸物性については製造例1と同様にして測定を行なった。結果を表1に示した。
(製造例5)
<コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液1の作製>
窒素導入管および温度計を取り付けた4口フラスコに71.4質量部のメチルトリメトキシシラン、12.5質量部のアセト酢酸エチル、112.6部のイソプロピルアルコールを仕込み、窒素をバブリングしながら均一に攪拌した。
別に、スノーテックスO40(日産化学工業社製 固形分濃度40wt%)を37.5質量部、1mol/l酢酸水溶液4.5質量部、蒸留水11.1質量部を均一になるまで混合し、これを上記4口フラスコに滴下ロートにて滴下した。この時、フラスコ内の温度は35℃に保った。滴下終了後35℃にて30分間保ち、その後30分かけて60℃に昇温し、三時間反応させ、得られた溶解液を固形分濃度が20wt%となるようにトルエンで希釈して[コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液1]を得た。
<コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液2の作製>
製造例5の71.4質量部のメチルトリメトキシシラン、12.5質量部のアセト酢酸エチル、112.6部のイソプロピルアルコールを、64.2質量部のメチルトリメトキシシラン、0.9質量部のメチルシリケート−51(多摩化学工業社製)、4.3質量部のヘキシルトリメトキシシラン、2.1質量部のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、12.5質量部のアセト酢酸エチル、87.6gのイソプロピルアルコール、25質量部のイソブタノールに変えた以外は製造例5と同様にして、製造例6の[コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液2]を作製した。
<コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液3の作製>
製造例5のスノーテックスO40 37.5質量部を75質量部に変えた以外は製造例5と同様にして、製造例7の[コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液3]を作製した。
<コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液4の作製>
製造例5のスノーテックスO40 37.5質量部を95質量部に変えた以外は製造例5と同様にして、製造例7の[コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液4]を作製した。
<導電性アルミナ微粒子の作製>
酸化アルミニウム(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04 粒子径0.4μm)200質量部を水2500質量部に分散させ、水懸濁液とした。この懸濁液を80℃に加熱保持した。別途用意した塩化インジウム(InCl3)75質量部を2N塩酸800質量部に溶かした溶液と12重量%のアンモニア水とを懸濁液のpHを7〜8に保持するように滴下した。滴下終了後、滴下懸濁液をろ過、洗浄し、得られた処理顔料のケーキを120℃で乾燥した。
次いで得られた乾燥粉末を窒素ガス気流中(1リットル/分)で500℃にて1.5時間処理して、目的とする〔導電性アルミナ微粒子〕を得た。
<アミノシラン表面処理アルミナ微粒子の作製>
酸化アルミニウム(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04 粒子径0.4μm)200質量部を水2500質量部に分散させ、水懸濁液とした。該水懸濁液を混合攪拌しながらアミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)を10質量部添加した後ろ過し、水、次いでトルエンで残存するアミノシランカップリング剤を溶解除去した。得られた粉末を乾燥し、解砕することで目的とする[アミノシラン表面処理アルミナ微粒子]を得た。
<キャリア1の作製>
下記の材料を固形分濃度が15%となるようにメチルエチルケトンで希釈し、次いでホモミキサーで10分間分散して、[被覆層液1]を調製した。また、被覆層液を構成する固形分の比率を表2に記載した。
・アクリル樹脂溶液・・・42質量部
(日立化成工業株式会社製、ヒタロイド3018固形分50質量%)
・グアナミン溶液・・・11.7質量部
(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)
・〔コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液1〕・・・175質量部
(固形分20質量%)
・アルミナ微粒子・・・20質量部
(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04 粒子径0.4μm)
・〔導電性アルミナ微粒子〕・・・15質量部
得られた[キャリア1]の粒度分布をマイクロトラック粒度分布計(モデルHRA9320−X100)で測定したところ、体積平均粒子径(Dw)が41.2μm、個数平均粒子径(Dn)が36.2μm、Dw/Dnが1.14であった。また、[キャリア1]の体積抵抗率は15.4(logΩ・cm)であった。また、[キャリア1]の被覆層の膜厚(h)は、被覆粒子をFIB(集束イオンビーム)で切断し、被覆粒子断面を作成後、透過型電子顕微鏡(TEM)、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて、50点以上の被覆粒子断面を観察して求めた膜厚の平均値として算出したところ、1.47μmであった。
<キャリア2の作製>
製造例11の被覆層液を下記材料に変更した以外は製造例11と同様にして[被覆層液2]を調製し、製造例12の〔キャリア2〕を得た。
・アクリル樹脂溶液・・・21質量部
(日立化成工業株式会社製、ヒタロイド3018固形分50質量%)
・グアナミン溶液・・・5.84質量部
(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)
・〔コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液2〕・・・250質量部
(固形分20質量%)
・アルミナ微粒子・・・10質量部
(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04 粒子径0.4μm)
・〔導電性アルミナ微粒子〕・・・15質量部
・〔アミノシラン表面処理アルミナ微粒子〕・・・10質量部
また、被覆層液を構成する固形分の比率を表2に記載した。得られた[キャリア2]の諸物性については製造例11と同様にして測定を行なった。結果を表3に示した。
<キャリア3の作製>
製造例11の被覆層液を下記材料に変更した以外は製造例11と同様にして[被覆層液3]を調製し、製造例13の〔キャリア3〕を得た。
・アクリル樹脂溶液・・・7質量部
(日立化成工業株式会社製、ヒタロイド3018固形分50質量%)
・グアナミン溶液・・・1.95質量部
(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)
・〔コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液3〕・・・300質量部
(固形分20質量%)
・〔導電性アルミナ微粒子〕・・・15質量部
・〔アミノシラン表面処理アルミナ微粒子〕・・・20質量部
また、被覆層液を構成する固形分の比率を表2に記載した。得られた[キャリア3]の諸物性については製造例11と同様にして測定を行なった。結果を表3に示した。
<キャリア4の作製>
製造例11の被覆層液を下記材料に変更した以外は製造例11と同様にして[被覆層液4]を調製し、製造例14の〔キャリア4〕を得た。
・〔コロイダルシリカ−アルコキシシラン縮合物液4〕・・・425質量部
(固形分20質量%)
・〔導電性アルミナ微粒子〕・・・15質量部
また、被覆層液を構成する固形分の比率を表2に記載した。得られた[キャリア4]の諸物性については製造例11と同様にして測定を行なった。結果を表3に示した。
<キャリア5の作製>
製造例12の芯材表面に被覆層の厚みを0.5μmになるように転動流動式コーティング装置を用いて塗布した以外は製造例12と同様にして[被覆層液5]を調製し、製造例15の〔キャリア5〕を得た。
また、被覆層液を構成する固形分の比率を表2に記載した。得られた[キャリア5]の諸物性については製造例11と同様にして測定を行なった。結果を表3に示した。
<キャリア6の作製>
製造例11の被覆層液を下記材料に変更した以外は製造例11と同様にして[被覆層液6]を調製し、製造例16の〔キャリア6〕を得た。
・アクリル樹脂溶液・・・63質量部
(日立化成工業株式会社製、ヒタロイド3018固形分50質量%)
・グアナミン溶液・・・17.5質量部
(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)
・シリコーン樹脂溶液・・・40質量部
(東レ・ダウコーニング株式会社製、SR2405、固形分50質量%)
・アルミナ微粒子・・・15質量部
(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04 粒子径0.4μm)
・〔導電性アルミナ微粒子〕・・・15質量部
・アミノシランカップリング剤・・・5質量部
(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)
また、被覆層液を構成する固形分の比率を表2に記載した。得られた[キャリア6]の諸物性については製造例11と同様にして測定を行なった。結果を表3に示した。
−現像剤の作製−
作製した[トナー1〜4]および[キャリア1〜6]を、表4に示す組み合わせで、トナーによるキャリア被覆率が50%となる割合で調節し、ターブラーミキサー(シンマルエンタープライゼス社製)で攪拌し、実施例1〜6及び比較例1〜6の現像剤を作製した。
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、20万枚のランニング評価を行ない、ランニングを終えたキャリアの抵抗低下量の比率として、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1〜1/10以内
○:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1/10〜1/100以内
△:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1/100〜1/1000以内
×:20万枚ラン後の抵抗/ラン初期の抵抗の比が1/1000より小さい
ここでいう抵抗低下量とは、初期のキャリアを抵抗計測平行電極:ギャップ2mmの電極間に投入し、DC200Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計(横川ヒューレットパッカード株式会社製、High Resistance Meter)で計測した値を体積抵抗率に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことをいい、目標値は2.0〔Log(Ω・cm)〕以下である。また、抵抗低下の原因は、キャリアの被覆層の芯材からの脱離であるため、削れを減らすことで、抵抗低下量を抑えることができる。
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、20%画像面積のチャートを、画像濃度1.4±0.2になるようにトナー濃度を制御しながら20万枚出力後の現像剤の帯電量(μc/g)の変化量で、出力前の初期剤と比較して、下記基準で評価した。なお、帯電量はブローオフ法で測定した。
〔評価基準〕
○:20万枚ラン後の帯電量/ラン初期の帯電量の比が0〜30%以内
△:20万枚ラン後の帯電量/ラン初期の帯電量の比が30〜50%以内
×:20万枚ラン後の帯電量/ラン初期の帯電量の比が50%より大きい
トナーがキャリアにスペントしたり、キャリア最表面の組成が機械的なストレスによって変化することで、帯電量が低下する。この、ラン前後における帯電量の比が少ないほど、トナーのキャリアへのスペントや、被服層表面の組成変化が少なく、耐久性に優れる現像剤であると判断できる。
次に、得られた各現像剤を、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて、複写紙(TYPE6000<70W>、株式会社リコー製)に各現像剤の付着量が1.00±0.05mg/cm2のベタ画像を形成した。該ベタ画像の形成は、前記複写紙20万枚に対して、繰り返し行なった。
得られたベタ画像の画像濃度を、初期及び20万枚耐久後について、目視で観察し、下記基準に基づいて評価した。なお、得られた画像濃度が高いほど、高濃度の画像が形成できる。この評価は、本発明の現像剤及び画像形成方法の実施例に相当する。
〔評価基準〕
◎:初期及び20万枚耐久後において、画像濃度に変化がなく、高画質が得られた
○:20万枚耐久後において、やや画像濃度が低下したが、高画質が得られた
△:20万枚耐久後において、画像濃度が低下し、画質が低下した
×:20万枚耐久後において、著しく画像濃度低下し、画質が大きく低下した
画像面積率5%のチャートを、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて20万枚連続出力した際の機内のトナー汚染の程度を目視にて、下記基準により4段階で評価した。
〔評価基準〕
◎:画像形成装置内のトナー汚染がまったくなく、優良な状態である
○:画像形成装置内のトナー汚染がなく、良好な状態である
△:画像形成装置内のトナー汚染があるが、実使用可能なレベルである
×:画像形成装置内のトナー汚染がひどく、実使用不可能なレベルである
画像面積率5%のチャートを、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて20万枚連続出力した際の画像背景部の地汚れの程度を目視により、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
○:画像背景部に地汚れの発生がない
△:画像背景部に地汚れがやや発生している
×:画像背景部に地汚れが発生している
以上の評価結果から、総合的に、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:非常に良好
○:良好
×:不良
比較例3の現像剤は、キャリアに帯電量調整の役割を担うアミノシランカップリング剤、アミノ樹脂を含有しないことからトナーに対する帯電付与能力が不充分であり、トナー飛散性・地汚れが著しく悪化した。また、過剰なコロイダルシリカ成分によってキャリア被覆層が充分な強度を保てず、剥離や磨耗が進行して画質が悪化した。一方、比較例6では被覆層液にアミノシランカップリング剤を加えることでキャリアのトナーに対する帯電付与能力を調整しているが、実施例3〜6のようなアミノシランカップリング剤で表面処理した微粒子を用いたキャリアと比較すると、経時での帯電安定性が悪化することが確認された。比較例4および5の現像剤は、キャリア被覆層厚hとキャリアの体積平均粒径Dwの比h/Dwが0.025〜0.2の範囲外であり、長期ランにおいて充分な耐久性の被覆層を形成していないため、径時で被覆層の剥離や磨耗が進行し、結果として画像濃度やトナー飛散性、地汚れが悪化した。一方、表面ワックス量が4wt%より多いトナーを用いた比較例1と比較例5の現像剤は、トナー表面近傍に存在するワックス量が多く、該成分由来と思われるトナースペントが悪化し、帯電安定性が低下した。さらに粉砕法により作製したトナーを用いた比較例2でも同様な著しいトナースペント性の悪化が確認された。
1 電極
2 電極
3 セル
4 キャリア
(図2について)
101 静電潜像担持体(感光体)
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
(図3〜6について)
10 感光体(感光体ドラム)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器(ユニット)
45Y イエロー用現像器(ユニット)
45M マゼンタ用現像器(ユニット)
45C シアン用現像器(ユニット)
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 記録媒体
100 画像形成装置
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電器
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (14)
- 少なくとも着色剤、結着樹脂およびワックスを含有し水系造粒により得られるトナーと、キャリアとからなる2成分現像剤であって、前記トナーは、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる前記トナー粒子表面から0.3μmまでの深さ領域に存在する前記ワックスの量が0.1質量%以上で4質量%よりも少なく、かつ、前記キャリアは、少なくとも磁性材料から成る芯材粒子と、該芯材粒子表面上に被覆層を有し、前記被覆層が、少なくとも(i)コロイダルシリカと、下記一般式(1)で表わされるアルコキシシランの縮合物と、(ii)アミノ樹脂、(iii)該アミノ樹脂と反応可能なアクリル樹脂、(iv)微粒子、(v)溶剤を含む被覆層液を用いて塗布・形成されたものであり、前記被覆層中に含まれるコロイダルシリカの含有量が60質量%未満であり、前記被覆層の膜厚hと前記キャリアの体積平均粒子径DWとの比(h/DW)が0.01よりも大きいことを特徴とする電子写真用現像剤。
- 前記コロイダルシリカの被覆層中における含有量が0.5wt%以上50wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用現像剤。
- 前記アクリル樹脂の含有量が前記被覆層に対して0.5〜30重量%の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真用現像剤。
- 前記微粒子の含有量が、前記被覆層に対して1〜60重量%の範囲であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- 前記微粒子がアミノシランカップリング剤で表面処理された微粒子であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- 前記微粒子が、表面が導電性処理された導電性微粒子であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- 前記微粒子として少なくとも2種類以上含有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- 前記キャリアの体積平均粒子径Dwと、前記被覆層の膜厚hが下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
0.025<h/Dw<0.2 ・・・(2) - 前記体積平均粒径Dwが、20μm〜65μmであることを特徴とする請求項8に記載の電子写真用現像剤。
- 前記トナーを構成する結着樹脂が、末端が活性水素基と反応可能な置換基を有する変性ポリエステルを反応させてなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法により求められるワックスの吸熱量を質量換算した値で、全トナーに対し1〜20質量%であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- 前記トナーの体積平均粒径が3μm以上8μm以下であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- 前記トナーの数平均粒径に対する体積平均粒径の比が1.00以上1.25以下であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の電子写真用現像剤。
- 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を請求項1乃至13のいずれかに記載の二成分現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法。
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