JP5115617B2 - 画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、像形成装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成方法に関するものである。
電子写真法は、複写機やプリンター等に幅広く利用されている。
例えば、特許文献1には、帯電手段として交流成分を含む電圧印加による感光体帯電器を用いると共に、キャリアとして1000エルステッドの印加磁場に対する飽和磁化が40−80emu/gのキャリアを用い、像保持体の保護物質として、ステアリン酸亜鉛を塗布する技術が開示されている。
また、特許文献2、3には、像保持体とクリーニングブレードの摩擦係数を下げる目的や、像保持体とトナーとの非静電的な付着力を低減させ、カブリを防止する目的で、像保持体の表面に潤滑剤(表面エネルギーの低い材料)を供給(塗布)する技術が提案されている。
特開2005−321628号公報 特開2000−047524号公報 特開昭63−244039号公報
本発明の課題は、潤滑剤を像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段を備えた画像形成装置において、下記平均磁化が5.5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアを採用しない場合に比べ、体積平均粒径が3.0μm以上6.0μm以下といった小径のトナーであっても、カブリの発生が抑制された画像が得られる画像形成装置を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と
帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、
静電潜像現像剤を収納すると共に、現像保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤による磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
潤滑剤を前記像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段と、
を備えた画像形成装置に用いられ、
体積平均粒径が3.0μm以上6.0μm以下のトナーと、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10−16AM/個以上4.0×10−15AM/個以下のキャリアと、を含む静電潜像現像剤。
請求項に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と
帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、
体積平均粒径が3.0μm以上6.0μm以下のトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤を収納すると共に、現像保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤による磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
前記像保持体の外部から、潤滑剤を前記像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段と、
を備えた画像形成装置。
請求項に係る発明は、
像保持体と、
体積平均粒径が3.0μm以上6.0μm以下のトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤を収納すると共に、現像保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤による磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、像保持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
前記像保持体の外部から、潤滑剤を前記像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段と、
を備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
請求項に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と
帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成工程と、
体積平均粒径が3.0μm以上6.0μm以下のトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤による磁気ブラシを現像保持体に形成すると共に、前記磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
前記像保持体の外部から、潤滑剤を前記像保持体の表面に供給する潤滑剤供給工程と、
を有する画像形成方法。
求項1、2、3に係る発明によれば、潤滑剤を像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段を備えた画像形成装置において、下記平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアを含む静電潜像現像剤を採用しない場合に比べ、体積平均粒径が3.0μm以上6.0μm以下といった小径のトナーであっても、カブリの発生が抑制された画像が得られる画像形成装置、プロセスカートリッジ、画像形成方法が提供できる。
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。 他の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。 本実施形態に係る現像剤のキャリアの作用を説明するため模式図である。 従来の現像剤のキャリアの作用を説明するため模式図である。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と
帯電された像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像現像剤を収納すると共に、現像保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤による磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、像保持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、像保持体の表面に接触し、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、前記像保持体の外部から、潤滑剤を像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段と、を備える。
ここで、磁気ブラシとは、現像保持体の表面上で穂立ちするように直線状に連なった複数のキャリアとそれに付着したトナーで構成されたものである。
そして、静電潜像現像剤(以下、単に現像剤と称することがある)として、体積平均粒径が3.0μm以上6.0μm以下のトナー(以下、小径のトナーと称することがある)と、印加磁場1kエルステッドにおける一個の粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリア(以下、低磁化キャリアと称することがある。)と、を含む現像剤を採用する。
なお、トナーの体積平均粒径とは、トナーを構成するトナー粒子の体積平均粒径を意味する。
近年、高精細な画像を得るために小径のトナーが採用されてきている。小径のトナーは、小径化に伴いトナーの一粒子当たりの帯電量が低下するため、像保持体に対する静電的な付着力が小さくなる一方で、像保持体に対するファンデルワールス力(分子間力)等の非静電的な付着力が大きくなり、転写電界により転写することが、大径のトナーに比べて困難となり、カブリの発生が生じ易くなると考えられる。
これを抑制するために、像保持体の表面に潤滑剤を供給する技術が知られている。像保持体の表面に供給された潤滑剤は、像保持体の表面に接触して配されているクリーニングブレードにより、押し広げられ、像保持体の表面上に層状に形成されることになる。これにより、像保持体の表面の低表面エネルギー化が実現され、像保持体とトナーとの非静電的な付着力を低減させ、カブリの発生が抑制されると考えられる。
しかしながら、像保持体の表面に形成された潤滑剤の層は、いわば、潤滑剤を塗布しただけの層であるため、機械的負荷などにより容易に削り取られる等、除去され易く、その機能が発揮又は維持され難くなっているのが現状である。
特に、小径のトナーを採用した場合には、像保持体の表面に供給された潤滑剤が除去されてしまうと、トナーの像保持体に対する非静電的な付着力が大きい分、カブリの発生が顕著に画像に現れることになる。
一方で、この潤滑剤の層が除去されてしまう要因について検討したところ、現像剤による磁気ブラシを像保持体に接触させて現像する接触現像において、当該磁気ブラシが接触することで、この磁気ブラシが潤滑剤の層を削り取ってしまうことがわかってきた。
そして、この現象は、磁気ブラシが崩れ難く、密度が低い状態のとき、つまり、磁気ブラシを構成するキャリアとして、一個の粒子当たりの平均磁化が高いキャリア(例えば、キャリアの一個の粒子当たりの4.0×10 −10 AM/個を超えたキャリア:以下、高磁化キャリアと称することがある。)のときに、生じることがわかってきた。
ここで、高磁化キャリアを採用した場合、現像保持体に保持された現像剤が現像領域(現像保持体と像保持体とが対向した領域)に突入したとき、キャリア粒子同士の引力的作用が大きいことから、現像領域において、連なったキャリア粒子同士の切断やすべりが生じ難くなり、その結果、キャリア粒子の再配列が生じ難くなり、磁気ブラシは密度が粗な状態になると考えられる(図4参照)。磁気ブラシは密度が粗な状態になると、像保持体との接触点が少なくなることから、磁気ブラシの像保持体に対する圧力は高まると考えられる。そして、キャリア粒子同士の引力的作用が大きいことから、磁気ブラシは崩れ難い状態になると考えられる。このため、像保持体の表面に対する磁気ブラシによる摺擦力(かき取り力)が高まる傾向となり、像保持体の表面に供給された潤滑剤が除去され易くなると考えられる。
これに対して、本実施形態の如く、低磁化キャリアを採用した場合、現像保持体に保持された現像剤が現像領域(現像保持体と像保持体とが対向した領域)に突入したとき、キャリア粒子同士の引力的作用が小さいことから、現像領域において、連なったキャリア粒子同士の切断やすべりが生じ易く、その結果、キャリア粒子の再配列が生じ易くなり、磁気ブラシは密度が密な状態になると考えられる(図3参照)。磁気ブラシは密度が密な状態になると、像保持体との接触点が多くなることから、磁気ブラシの像保持体に対する圧力は弱まると考えられる。そして、キャリア粒子同士の引力的作用が小さいことから、磁気ブラシは崩れ易い状態になると考えられる。このため、像保持体の表面に対する磁気ブラシによる摺擦力(かき取り力)が弱まる傾向となり、像保持体の表面に供給された潤滑剤が除去され難くなると考えられる。
なお、これら現象は、キャリア粒子同士の引力的作用の大小が主な要因、即ち、キャリア粒子同士の切断し易さやすべり易さが主な要因により生じるものと考えられることから、現像領域における現像保持体と像保持体との距離(DRS)や、現像保持体上の現像剤量(MOS)、現像保持体の表面状態(表面粗さ)が変化しても、同様に生じるものと考えられる。つまり、DRSやMOS、現像保持体の表面状態(表面粗さ)に依存せず、低磁化キャリアを採用した場合には、像保持体の表面に供給された潤滑剤が除去され難くなると考えられる。
以上から、本実施形態では、潤滑剤を像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段を備えた画像形成装置において、現像剤として、上記低磁化キャリアを含む現像剤を採用することで、像保持体の表面に供給された潤滑剤が除去され難くなり、像保持体とトナーとの非静電的な付着力の低減化及びその維持が実現されると考えられることから、小径のトナーであっても、カブリの発生が抑制された画像が得られる。
以下、本実施形態を図面を参照しつつ説明する。
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。
本実施形態に係る画像形成装置101は、図1に示すように、例えば、矢印aで示すように、時計回り方向に回転する電子写真感光体10(像保持体の一例)と、電子写真感光体10の上方に、電子写真感光体10に相対して設けられ、電子写真感光体10の表面を帯電させる帯電装置20(帯電手段の一例)と、帯電装置20により帯電した電子写真感光体10の表面に露光して、静電潜像を形成する露光装置30(潜像形成手段の一例)と、露光装置30により形成された静電潜像に、接触現像方式により現像剤に含まれるトナーを付着させて電子写真感光体10の表面にトナー像を形成する現像装置40(現像手段の一例)と、電子写真感光体10に接触しつつ矢印bで示す方向に走行するとともに、電子写真感光体10の表面に形成されたトナー像を転写するベルト状の中間転写体50と、電子写真感光体10の表面をクリーニングするクリーニング装置70(クリーニング手段の一例)とを備える。
帯電装置20、露光装置30、現像装置40、中間転写体50、潤滑剤供給装置60及びクリーニング装置70は、電子写真感光体10を囲む円周上に、時計周り方向に配置されている。
なお、本実施形態では、クリーニング装置70内部に、潤滑剤供給装置60が配置された形態を説明するが、これに限られるわけではなく、クリーニング装置70とは別途、潤滑剤供給装置60を配置した形態であってもよい。但し、潤滑剤供給装置60は、電子写真感光体10の表面に潤滑剤を供給できれば、特に配置位置に制限はないが、例えば、一次転写装置51よりも電子写真感光体の回転方向下流側、クリーニング装置70(そのクリーングブレード72)よりも電子写真感光体の回転方向上流側には配置することがよい。
中間転写体50は、内側から、支持ローラ50A、50B、背面ローラ50C、及び駆動ローラ50Dによって張力を付与されつつ保持されるとともに、駆動ローラ50Dの回転に伴い矢印bの方向に駆動される。中間転写体50の内側における電子写真感光体10に相対する位置には、中間転写体50をトナーの帯電極性とは異なる極性に帯電させて中間転写体50の外側の面に電子写真感光体10上のトナーを吸着させる一次転写装置51が設けられている。中間転写体50の下方における外側には、記録紙P(記録媒体の一例)をトナーの帯電極性とは異なる極性に帯電させて、中間転写体50に形成されたトナー像を記録紙P上に転写する二次転写装置52が背面ローラ50Cに対向して設けられている。なお、これら、電子写真感光体10に形成されたトナー像を記録紙Pへ転写するための部材が転写手段の一例に相当する。
中間転写体50の下方には、さらに、二次転写装置52に記録紙Pを供給する記録紙供給装置53と、二次転写装置52においてトナー像が形成された記録紙Pを搬送しつつ、トナー像を定着させる定着装置80とが設けられている。
記録紙供給装置53は、1対の搬送ローラ53Aと、搬送ローラ53Aで搬送される記録紙Pを二次転写装置52に向かって誘導する誘導板53Bと、を備える。一方、定着装置80は、二次転写装置52によってトナー像が転写された記録紙Pを加熱・押圧することにより、トナー像の定着を行う1対の熱ローラである定着ローラ81と、定着ローラ81に向かって記録紙Pを搬送する搬送帯82とを有する。
記録紙Pは、記録紙供給装置53と二次転写装置52と定着装置80とにより、矢印cで示す方向に搬送される。
中間転写体50には、さらに、二次転写装置52において記録紙Pにトナー像を転写した後に中間転写体50に残ったトナーを除去するクリーニングブレードを有する中間転写体クリーニング装置54が設けられている。
以下、本実施形態に係る画像形成装置101における主な構成部材の詳細について説明する。
−現像剤−
現像剤は、トナーとキャリアを含む二成分系現像剤である。そして、キャリアとしては、上記低磁化キャリアが採用される。
まず、トナーについて説明する。
トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤等の他の添加剤を含むトナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含んで構成される。
トナー粒子について説明する。
結着樹脂としては、特に制限はないが、スチレン類(例えばスチレン、クロロスチレン等)、モノオレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等)、ビニルエステル類(例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等)、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)等の単独重合体および共重合体、ジカルボン酸類とジオール類との共重合によるポリエステル樹脂等が挙げられる。
特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
また、代表的な結着樹脂としては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も挙げられる。
着色剤としては、磁性粉(例えばマグネタイト、フェライト等)、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等が代表的なものとして挙げられる。
これら中でも、イエロー系着色剤としては、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、5、6、49、65、73、75、97、98、111、116、130等のモノアゾ系顔料;C.I.Pigment Yellow 93、C.I.Pigment Yellow 94、95、128、166等のジスアゾ縮合系顔料;C.I.Pigment Yellow 147、C.I.Pigment Yellow 24、108、193、199等のアントラキノン系顔料;またC.I.Pigment Yellow 12、13、14、17、55、63、81、83、87、90、106、113、114、121、124、126、127、136、152、170、171、172、174、176、188等のジスアゾ系顔料が好適に挙げられる。
また、マゼンタ系着色剤としては、C.I.Pigment Red 146、C.I.Pigment Red 2、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、21、22、23、31、32、95、112、114、119、136、147、148、150、164、170、184、187、188、210、212、213、222、223、238、245、253、256、258、261、266、267、268、269等のβ−ナフトール系顔料;C.I.Pigment Red 57:1、他にはC.I.Pigment Red 18:1、48:2、48:3、48:4、48:5、50:1、51、52:1、52:2、53:1、53:2、53:3、58:2、58:4、64:1、68、200等のアゾレーキ系顔料;C.I.Pigment Red 209、C.I.Pigment Red 122、192、202、207、C.I.Pigment Violet 19等のキナクリドン系顔料;C.I.Pigment Red 37、38、41、111、C.I.Pigment Orange 13、15、16、34、44等のジスアゾ系顔料;C.I.Pigment Red 144、166、214、220、221、242、248、262、C.I.Pigment Orange 31等のジスアゾ縮合系顔料が好適に挙げられる。
これらイエロー系顔料、マゼンタ系顔料は、キャリアに対して負に帯電しやすく、そのため結果的にトナーの帯電量をある程度揃えられ、その結果カブリの発生を抑制することがより容易になる。
その他の添加剤としては、例えば、離型剤、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等が挙げられる。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、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或いは鉱物・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;などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
トナー粒子の特性について説明する。
トナー粒子は、平均形状係数(形状係数=(ML/A)×(π/4)×100で表される形状係数の個数平均、ここでMLは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積を表す)が100以上150以下であることが望ましく、105以上145以下であることがより望ましく、110以上140以下であることがさらに望ましい。
トナー粒子は、体積平均粒子径D50vが3.0μm以上6.0μm以下であることが望ましく、3.0μm以上6.3μm以下であることがより望ましく、3.0μm以上6.0μm以下であることがさらに望ましい。
トナー粒子の体積平均粒径D50vが上記範囲であっても、カブリの発生が抑制される。
ここで、トナー粒子の体積平均粒径D50vの測定法は、次の通りである。
まず、分散剤として界面活性剤(望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)の5重量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
外添剤について説明する。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられ、該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤の表面は、予め疎水化処理をしてもよい。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。
トナーの製造方法について説明する。
まず、トナー粒子は、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、着色剤及び離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により製造されるトナー粒子が使用される。
また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法等、公知の方法が使用される。なお、トナーの製造方法としては、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法が望ましく、乳化重合凝集法が特に望ましい。
そして、トナーは、上記トナー粒子及び上記外添剤をヘンシェルミキサー又はVブレンダー等で混合することによって製造される。また、トナー粒子を湿式にて製造する場合は、湿式にて外添してもよい。
次に、キャリアについて説明する。
キャリアは、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下(望ましくは7.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下)ののキャリアである。
なお、1[エルステッド:Oe]=10/4π[A/m]である。
この平均磁化が5.0×10 −10 AM/個未満の場合、キャリア粒子同士の引力的作用が弱すぎて、磁気ブラシの表層(像保持体と接触する側)で、磁気ブラシの切断・再配列が生じ、現像性が悪化してしまうと共に、キャリア飛散が生じてしまう。一方、4.0×10 −9 AM/個を超えると、上述のように、像保持体の表面に供給された潤滑剤が除去されてしまうと共に、トナー像の乱れが生じる。
ここで、印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化σsは、次式で表される。
式:σs=σ×4π(r/2) ρ/(3×10 15
σ:キャリアの磁化(AM/kg)
r:キャリアの体積平均粒径D50v(μm)
ρ:キャリア(被覆キャリアの場合、芯材)の真比重(g/cm
ここで、キャリアの磁化(AM/kg)は、次のようにして求められる値である。
1k(10/4π・A/m)=1kOeの磁場中で、VSM(バイブレーションサンプルメソッド)測定器を用いてBHトレーサ法で測定する。測定器としては東英工業株式会社製振動試料型磁力計VSM P10を用いる。
キャリアの体積平均粒径D50vは、例えば、15μm以上35μm以下がよい。
また、キャリアの粒度分布は、体積平均粒子径D50vと体積平均粒子径D90vとの関係が、例えば、1.4≧D90v/D50v≧1.2を満たすことがよく、
望ましくは1.35≧D90v/D50v≧1.2である。
体積平均粒子径D50vと体積平均粒子径D90vとの関係が上記範囲を満たすと、電子写真感光体10に形成されたトナー像の乱れが抑制される。これは、一個のキャリア粒子当たりの平均磁化は、キャリアの粒径が大きくなるほど大きくなる傾向となることから、粒度分布の広いキャリアでは磁化分布も広くなり、磁気ブラシの硬さにムラが生じ易くなるが、キャリアの粒度分布が上記範囲とすることで、磁気ブラシの根元(現像ロール側)が大径粒子により比較的硬く安定した構造が形成される一方で、磁気ブラシの先端(電子写真感光体側)は小径粒子により比較的柔らかく柔軟な構造が形成されるためであると考えられる。
ここで、キャリアの体積平均粒径D50v、D90vの測定法は、次の通りである。
まず、分散剤として界面活性剤(望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)の5重量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。また、累積90%となる粒径を体積平均粒径D90vとする。
キャリア(被覆キャリアの場合、芯材)の真比重は、例えば、2.0g/cm以上5.5g/cm以下がよい。
キャリアの真比重は、次のようにして求められる値である。
キャリアの真比重ρは、例えば、被覆キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、大きさ等により調整され、磁性粉分散型キャリアの場合、用いる磁性粉の種類、量等により調整される。
ここで、キャリア(被覆キャリアの場合、芯材)の真比重(g/cm)は、ルシャトリエ比重瓶を用い、JIS−K−0061の5−2−1に準拠して下記の作業にて測定した値をいう。
(1)ルシャトリエ比重瓶に約250mlのエチルアルコールを入れ、メニスカスが目盛の位置にくるように調整する。
(2)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になったときに、メニスカスの位置を比重瓶の目盛で正確に読み取る(精度0.0025ml)。
(3)試料を約100g量り取る。
(4)量り取った試料を比重瓶に入れ泡を除く。
(5)比重瓶を恒温槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になったときに、メニスカスの位置を比重瓶の目盛で正確に読み取る(精度0.0025ml)。
(6)次式により真比重を算出する。
式:D=W/(L2−L1)
式:S=D/0.9982
式中、Dは試料の密度(g/cm、20℃)、Sは試料の真比重(20℃)、Wは試料の見かけの質量(g)、L1は試料を比重分に入れる前のメニスカスの読み値(ml、20℃)、L2は試料を比重瓶に入れた後のメニスカスの読み値(ml、20℃)、0.9982は20℃における水の密度(g/cm)である。
キャリアとして具体的には、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリアは、マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された樹脂粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、例えば、酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
芯材に被覆する被覆樹脂、磁性粉を分散・配合するマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、芯材に被覆する被覆樹脂や、磁性粉を分散・配合する樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
ここで、芯材としての磁性粉中の元素は現像剤の帯電分布に影響を与え、具体的には銅元素は経時でトナーの帯電量分布を拡大し、カブリを発生しやすくさせる。このため、トナーに対する帯電量分布の維持という点から、キャリア全体に対する銅元素の量は1000ppm以下が望ましく、より望ましく500ppm以下、さらに望ましくは100ppm以下がよい。
なお、キャリア全体に対する銅元素の量は蛍光X線により測定が可能である。
蛍光X線の測定は(株)島津製作所の蛍光X線(XRF−1500)を使用して、測定条件は管電圧40KV、管電流90mA、測定時間30分で測定した。
現像剤において、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、例えば、トナー:キャリア=1:100から30:100程度の範囲が挙げられる。
−電子写真感光体−
電子写真感光体10としては、例えば、導電性基体上に設けられる感光層が無機材料で構成される無機感光体や、感光層が有機材料で構成される有機感光体などが挙げられる。有機感光体としては、導電性基体上に、導電性露光により電荷を発生する電荷発生層と、電荷を輸送する電荷輸送層を積層する機能分離型の感光体や、導電性基体上に、電荷を発生する機能と電荷を輸送する機能を同一の層が果たす単層型感光層を設けた感光体が挙げられる。また、無機感光体としては、導電性基体上に、アモルファスシリコンにより構成された感光層を設けた感光体が挙げられる。
なお、電子写真感光体10の形状には、円筒状に限られず、例えば、シート状、プレート状等、公知の形状が採用される。
−帯電装置−
帯電装置20としては、例えば、導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が挙げられる。また、帯電装置20としては、例えば、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も挙げられる。
本実施形態では、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器を用いることがよい。
−露光装置−
露光装置30としては、例えば、電子写真感光体10表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体10の分光感度領域にあるものがよい。半導体レーザーの波長としては、例えば、780nm前後に発振波長を有する近赤外がよい。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザーや青色レーザーとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザーも利用してもよい。また、露光装置30としては、例えばカラー画像形成のためにはマルチビーム出力するタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。
−現像装置−
現像装置40は、例えば、現像領域で電子写真感光体10に対向して配置されており、例えば、トナー及びキャリアを含む現像剤(2成分現像剤)を収容する現像容器41(現像装置本体)と、補給用現像剤収納容器(トナーカートリッジ)47と、を有している。現像容器41は、現像容器本体41Aとその上端を塞ぐ現像容器カバー41Bとを有している。
現像容器本体41Aは、例えば、その内側に、現像ロール(現像保持体の一例)42を収容する現像ロール室42Aを有しており、現像ロール室42Aに隣接して、第1攪拌室43Aと第1攪拌室43Aに隣接する第2攪拌室44Aとを有している。また、現像ロール室42A内には、例えば、現像容器カバー41Bが現像容器本体41Aに装着された時に現像ロール42表面の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材45が設けられている。
第1攪拌室43Aと第2攪拌室44Aとの間は例えば仕切り壁41Cにより仕切られており、図示しないが、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aは仕切り壁41Cの長手方向(現像装置長手方向)両端部に開口部が設けられて通じており、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aによって循環攪拌室(43A+44A)を構成している。
そして、現像ロール室42Aには、電子写真感光体10と対向するように現像ロール42が配置されている。現像ロール42は、図示しないが磁性を有する磁性ロール(固定磁石)の外側にスリーブを設けたものである。第1攪拌室43Aの現像剤は磁性ロールの磁力によって現像ロール42の表面上に吸着されて、現像領域に搬送される。また、現像ロール42はそのロール軸が現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。ここで、現像ロール42と電子写真感光体10とは、逆方向に回転し、対向部において、現像ロール42の表面上に吸着された現像剤は、電子写真感光体10の進行方向と同方向から現像領域に搬送するようにしている。
また、現像ロール42のスリーブには、不図示のバイアス電源が接続され、現像バイアスが印加されるようになっている(本実施形態では、現像領域に交番電界が印加されるように、直流成分(AC)に交流成分(DC)を重畳したバイアスを印加)。
第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aには現像剤を攪拌しながら搬送する第1攪拌部材43(攪拌・搬送部材)及び第2攪拌部材44(攪拌・搬送部材)が配置されている。第1攪拌部材43は、現像ロール42の軸方向に伸びる第1回転軸と、回転軸の外周に螺旋状に固定された攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。また、第2攪拌部材44も、同様に、第2回転軸及び攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。なお、攪拌部材は現像容器本体41Aに回転自由に支持されている。そして、第1攪拌部材43及び第2攪拌部材44は、その回転によって、第1攪拌室43A及び第2攪拌室44Aの中の現像剤は互いに逆方向に搬送されるように配設されている。
そして、第2攪拌室44Aの長手方向一端側には、補給用トナー及び補給用キャリアを含む補給用現像剤を第2攪拌室44Aへ供給するための補給搬送路46の一端が連結されており、補給搬送路46の他端には、補給用現像剤を収容している補給用現像剤収納容器47が連結されている。
このように現像装置40は、補給用現像剤収納容器(トナーカートリッジ)47から補給搬送路46を経て補給用現像剤を現像装置40(第2攪拌室44A)へ供給する。
−転写装置−
一次転写装置51、及び二次転写装置52としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
中間転写体50としては、導電剤を含んだポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等のベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体の形態としては、ベルト状以外に円筒状のものが用いられる。
−クリーニング装置−
クリーニング装置70は、筐体71と、筐体71から突出するように配設されるクリーニングブレード72と、クリーニングブレード72の電子写真感光体10回転方向下流側に配置される潤滑剤供給装置60と、を含んで構成されている。
なお、クリーニングブレード72は、筐体71の端部で支持された形態であってもよし、別途、支持部材(ホルダー)により支持される形態であってもよいが、本実施形態では、筐体71の端部で支持された形態を示している。
まず、クリーニングブレード72について説明する。
クリーニングブレード72は、電子写真感光体10の回転軸に沿った方向に延びた板状のものであって、電子写真感光体10の回転方向(矢印a)の上流側に、先端部が圧力を掛けつつ接触されるように設けられている。
クリーニングブレード72を構成する材料としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、プロロピレンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。これらの中で、ウレタンゴムがよい。
ウレタンゴム(ポリウレタン)は、例えば、通常ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されないが、例えばポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンなどのポリエステルポリオールなどのポリオールとジフェニルメタンジイソシアネートなどのイソシアネートとからなるウレタンプレポリマー及びたとえば1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコールやこれらの混合物などの架橋剤を原料とするものよい。
次に、潤滑剤供給装置60について説明する。
潤滑剤供給装置60は、例えば、クリーニング装置70の内部であって、クリーニングブレード72よりも電子写真感光体10の回転方向上流側に設けられている。
潤滑剤供給装置60としては、例えば、電子写真感光体10と接触して配置される回転ブラシ61と、回転ブラシ61に接触して配置される固形状の潤滑剤62と、で構成されている。潤滑剤供給装置60では、固形状の潤滑剤62と接触した状態で回転ブラシ61を回転させることで、回転ブラシ61に潤滑剤62が付着すると共に、その付着した潤滑剤62が電子写真感光体10の表面に供給され、当該潤滑剤62の皮膜が形成される。
なお、潤滑剤供給装置60は、上記形態に限られず、例えば、回転ブラシ61に代わりにゴムローラを採用した形態であってもよい。
潤滑剤62としては、例えば、金属石鹸及びワックスなどが挙げられる。金属石鹸としては、ステアリン酸亜鉛が挙げられる。ワックスとしては、ポリエチレンワックスが挙げられる。また、潤滑剤42としての金属石鹸としては、ステアリン酸亜鉛の他、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレイン酸鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸銅、パルチミン酸、亜鉛パルチミン酸コバルト、パルチミン酸銅、パルチミン酸マグネシウム、パルチミン酸アルミニウム、パルチミン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム及びコリノネン酸カドミウム等の脂肪酸が挙げられる。その他にも、例えば、カポットコーポレーションから市販されているCab−O−S11のようなコロイド状高温シリカ粉末が挙げられるまた、ワックスとしては、ポリエチレンワックスの他、エステルワックス、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物、カルナバワックス等のような天然ワックス、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリンアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物なども挙げられる。
この中でも、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、重量平均分子量3000以下で、密度0.96以上の低分子量、高密度ポリエチレンがよい。
また、潤滑剤としては、例えば、フッ素樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等)も挙げられ、また、ステアリン酸亜鉛とフッ素樹脂との混合物も好適に挙げられる。
一方、回転ブラシ61の繊維としては、ナイロン、アクリル、ポリプロピレン、ポリエステル等の樹脂繊維が挙げられる。
また、回転ブラシ61は、例えば、繊維密度が15×103本/inch2以上120×103本/inch2以下(23.4本/mm2以上186本/mm2以下)、繊維長さが1.0mm以上7.0mm以下、繊維の太さが0.5デニール以上30デニール以下のものが採用される。
回転ブラシ61における繊維の電子写真感光体10の表面への進入量は例えば0.3mm以上1.5mm以下がよい。
回転ブラシ61の回転速度は、電子写真感光体10の周速に応じて変えるのがよいが、例えば、電子写真感光体10との相対速度比が0.5以上1.5以下であることがよい。また、回転ブラシ61の回転方向は、電子写真感光体10の回転方向と同方向でも、逆方向であってもよい。
なお、図示しないが、回転ブラシ61に付着したトナーを機械的に叩き落とす板状部材を設けてもよい。
潤滑剤62の供給量は、例えば、潤滑剤62が供給され、クリーング72により押し広げられた状態での電子写真感光体10の表面における水に対する接触角が90°以上となる量であることがよく、具体的には例えば、電子写真感光体10の一回転当たり1μg以上100μg以下がよく、望ましくは3μg以上20μg以下である。
ここで、潤滑剤62の供給量は、例えば、回転ブラシ61の表面の繊維密度、繊維の長さ、繊維の太さ及び繊維の材質、回転ブラシ61の回転速度等を調整することにより調整される。また、潤滑剤62と回転ブラシ61との押し付け圧力を変えることによって潤滑剤62の供給量を調整してもよい。また、潤滑剤62と回転ブラシ61とを接離させる機構を設け、潤滑剤62と回転ブラシ61との接触時間を制御して、潤滑剤62の供給量を調整してもよい。
また、水に対する接触角は、接触角計(協和界面科学(株)製:CA−X)を用い、25℃50%RHの環境下で、純水を測定対象面に約3.1μl滴下し、滴下してから15秒後の液滴の接触角を測定することによって求められた値である。具体的には、測定対象面に滴下した純水の液滴について光学顕微鏡写真を用いて撮影して、該写真から水の接触角θを求める。そして、測定対象面の全領域に渡って15点(例えば、周方向に3分割、軸方向に5分割の計15点)について該純水の液滴の接触角を測定し、平均値を求め、求めた平均値を、本実施形態における接触角とする。
なお、本実施形態では、潤滑剤62を供給する潤滑剤供給装置60を設けた形態を説明したが、これに限られず、潤滑剤供給装置60を設けず、潤滑剤62の粉体をトナーの外添剤として適用し、現像装置40よる現像と共に潤滑剤62を電子写真感光体10の表面に供給する形態(つまり、現像装置40が潤滑剤供給装置60を兼ねる形態)であってもよい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置101の画像プロセス(画像形成方法)について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置101では、まず、電子写真感光体10が矢印aで示される方向に沿って回転すると同時に、帯電装置20により帯電する。
帯電装置20によって表面が帯電した電子写真感光体10は、露光装置30により露光され、表面に潜像が形成される。
電子写真感光体10における潜像の形成された部分が現像装置40に近づくと、現像装置40において、現像ロール42の表面に形成した現像剤による磁気ブラシを電子写真感光体10に接触することで、潜像にトナーが付着し、トナー像が形成される。
トナー像が形成された電子写真感光体10が矢印aに方向にさらに回転すると、トナー像は中間転写体50の外側の面に転写する。
トナー像が中間転写体50に転写されたら、記録紙供給装置53により、二次転写装置52に記録紙Pが供給され、中間転写体50に転写されたトナー像が二次転写装置52により、記録紙P上に転写される。これにより、記録紙Pにトナー像が形成される。
画像が形成された記録紙Pは、定着装置80でトナー像が定着される。
ここで、トナー像が中間転写体50に転写された後、電子写真感光体10は、転写後、潤滑剤供給装置60により潤滑剤62が電子写真感光体10の表面へ供給されて、当該電子写真感光体10の表面に潤滑剤62の皮膜が形成される。その後、クリーニング装置70のクリーニングブレード72により、表面に残ったトナーや放電生成物が除去される。そして、クリーニング装置70において、転写残のトナーや放電生成物が除去された電子写真感光体10は、帯電装置20により、再び帯電せられ、露光装置30において露光されて潜像が形成される。
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、例えば、図2に示すように、筐体11内に、電子写真感光体10、帯電装置20、現像装置40、潤滑剤供給装置60、及びクリーニング装置70を一体に収容させたプロセスカートリッジ101Aを備えた形態であってもよい。このプロセスカートリッジ101Aは、複数の部材を一体的に収容し、画像形成装置101に脱着させるものである。なお、図2に示す画像形成装置101では、現像装置40には、補給用現像剤収納容器47を設けない形態が示されている。
プロセスカートリッジ101Aの構成は、これに限られず、例えば、少なくとも、電子写真感光体10と現像装置40とクリーング装置70を備えてえればよく、その他、例えば、帯電装置20、露光装置30、及び一次転写装置51から選択される少なくとも一つを備えていてもよい。
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、上記構成に限られず、例えば、電子写真感光体10の周囲であって、一次転写装置51よりも電子写真感光体10の回転方向下流側でクリーニング装置70よりも電子写真感光体の回転方向上流側に、残留したトナーの極性を揃え、クリーニングブラシ等で除去しやすくするための第1除電装置を設けた形態であってもよいし、クリーニング装置70よりも電子写真感光体の回転方向下流側で帯電装置20よりも電子写真感光体の回転方向上流側に、電子写真感光体10の表面を除電する第2除電装置を設けた形態であってもよい。
また、本実施形態に係る画像形成装置101は、上記構成に限れず、周知の構成、例えば、電子写真感光体10に形成したトナー像を直接、記録紙Pに転写する方式を採用してもよいし、タンデム方式の画像形成装置を採用してもよい。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
(粒度及び粒度分布測定方法)
粒径(「粒度」ともいう。)及び粒径分布測定(「粒度分布測定」ともいう。)については次のようにして行った。
測定する粒子直径が2μm以上の場合、測定装置としてはコールターマルチサイザー−II型(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)を使用した。
測定法としては、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に測定試料を0.5〜50mg加える。これを前記電解液100ml中に添加した。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザー−II型により、アパーチャー径として50μmアパーチャーを用いて1〜30μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求めた。測定する粒子数は50,000であった。
トナーの粒度分布は以下の方法により求めた。測定された粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、粒度の小さいほうから体積累積分布を描き、累積16%となる累積体積粒径をD16vと定義し、累積50%となる累積体積粒径をD50vと定義する。さらに累積84%となる累積体積粒径をD84vと定義する。
本発明における体積平均粒径は該D50vであり、粒度分布係数GSDは以下の式によって算出した。
・式:GSD={(D84v)/(D16v)}0.5
また、離型剤粒子、着色剤粒子などの測定する粒子直径が2μm未満の場合、レーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700:堀場製作所製)を用いて測定した。測定法としては分散液となっている状態の試料を固形分で約2gになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約40mlにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約2分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積50%になったところを体積平均粒径とした。
なお、外添剤などの粉体を測定する場合は、界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液50ml中に測定試料を2g加え、超音波分散機(1,000Hz)にて2分間分散して、試料を作製し、前述の分散液と同様の方法で、測定した。
(トナー、樹脂粒子、キャリア被覆樹脂の分子量)
分子量分布は、以下の条件で行ったものである。GPCは「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製、6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
(離型剤、結着樹脂の融解温度、結着樹脂、トナーのガラス転移温度の測定方法)
離型剤の融解温度及びトナーのガラス転移温度は、DSC(示差走査型熱量計)測定法により決定し、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークより求めた。
主体極大ピークの測定には、パーキンエルマー社製のDSC−7を用いることができる。この装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融解温度を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行った。
(キャリア、磁性体粒子の体積平均粒径(D50v)体積90%粒径(D90v)の測定方法)
キャリア、磁性体粒子の体積平均粒径(D50v)体積90%粒径(D90v)はレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER社製)を用いて測定された値をいう。得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均50%粒径(D50v)とする。また、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90%となる粒径を体積90%粒径(D90v)とする。
[トナーの作製]
−非晶性ポリエステル樹脂(A1)及び非晶性樹脂粒子分散液(a1)の調製−
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン15モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン85モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸20モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間から20時間共縮重合反応させた。その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂(A1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは65000、ガラス転移温度Tgは65℃であった。
高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)の乳化タンクに、得られた非晶性ポリエステル樹脂3000質量部、イオン交換水10000質量部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム90質量部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて非晶性樹脂粒子分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010 スリット0.4mm)を回収し、非晶性樹脂粒子分散液(a1)を得た。
−結晶性ポリエステル樹脂(B1)及び結晶性樹脂粒子分散液(b1)の調製−
加熱乾燥した3口フラスコに、1、9−ノナンジオール45モル部と、ドデカンジカルボン酸55モル部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.05モル部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で2時間攪拌を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂(B1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは25000、融点Tmは73℃であった。
その後、非晶性樹脂分散液(A1)の作製と同じ条件にて高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)を用い、結晶性樹脂粒子分散液(b1)を得た。
−着色剤粒子分散液(C1)の調製−
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1000質量部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンSC(第一工業製薬)アニオン界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム 和光純薬社製):150質量部
・イオン交換水:4000質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(シアン顔料)粒子を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)粒子の体積平均粒子径は0.15μm、着色剤粒子濃度は20%であった。
−着色剤粒子分散液(Y1)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントイエロー74(モノアゾ系顔料:大日本インキ化学社製:セイカファストイエロー2054)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(Y1)の調整した。
−着色剤粒子分散液(Y2)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントイエロー93(ジスアゾ縮合系顔料:大日精化社製:クロモファイン イエロー 5930)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(Y2)の調整した。
−着色剤粒子分散液(Y3)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントイエロー193(アントラキノン系顔料:大日精化社製:クロモファイン イエロー AF-1300)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(Y3)の調整した。
−着色剤粒子分散液(Y4)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントイエロー17(ジスアゾ系顔料:大日本インキ化学社製:KET Yellow 403)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(Y4)の調整した。
−着色剤粒子分散液(M1)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントレッド122(キナクリドン系顔料:大日精化社製:クロモファインマゼンタ6887)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(M1)の調整した。
−着色剤粒子分散液(M2)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントレッド22(β−ナフトール系顔料:大日本インキ化学社製:KET Red 302)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(M2)の調整した。
−着色剤粒子分散液(M3)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントレッド57:1(アゾレーキ系顔料:大日本インキ化学社製:KET Red 306)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(M3)の調整した。
−着色剤粒子分散液(M4)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントレッド37(ジスアゾ系顔料:クラリアントジャパン社製:Maroon HFM01)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(M4)の調整した。
−着色剤粒子分散液(M5)の調製−
着色剤をC.I.ピグメントレッド144(ジスアゾ縮合系顔料:チバガイキー社製:クロモフタールレッドBRN)に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様にして着色剤分散液(M5)の調整した。
−離型剤粒子分散液(1)の調製−
・ワックス(WEP−2、日本油脂社製):100質量部
・アニオン性界面活性剤ネオゲンSC(第一工業製薬):2質量部
・イオン交換水:300質量部
・脂肪酸アミドワックス(日本精化、ニュートロンD:100質量部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR):2質量部
・イオン交換水:300質量部
以上の成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒子径が200nmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤粒子分散液(1)(離型剤濃度:20質量%)を調製した。
(トナー粒子1及びトナー1の作製)
−トナー粒子1の作製−
・非晶性樹脂粒子分散液(a1):340質量部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):160質量部
・着色剤粒子分散液(C1):50質量部
・離型剤粒子分散液(1):60質量部
・界面活性剤水溶液:10質量部
・0.3M硝酸水溶液:50質量部
・イオン交換水:500質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で30分間保持し、凝集粒子が形成されていることを確認した段階で、追加の非晶性樹脂粒子分散液(a1):100質量部を添加後、更に30分保持した。
続いて、ニトリロ3酢酸Na塩(中部キレスト社製、キレスト70)を全液の3%となるように添加した。その後1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、3.0時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子1を得た。
このときの粒子径をコールターマルチサイザーにて測定したところ体積平均粒径D50は4.5μm、粒度分布係数GSDは1.22であった。
−外添剤の作製−
ゾルゲル法により、ヘキサメチルジシラザンによる表面処理量が5質量%、平均一次粒径が120nmであるシリカ粒子1を作製した。
−トナー1の作製−
トナー粒子1:100質量部に、シリカ粒子1:3質量部及びシリカ粒子(R972(日本アエロジル社製)):1質量部を加え、5リットルヘンシェルミキサーを用い、周速30m/sで15分間ブレンドを行った後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、トナー1を作製した。
(トナー粒子2及びトナー2の作製)
pHを7.2にした後、攪拌を継続しながら83℃まで加熱し、2.5時間保持した以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子2を作製した。トナー粒子2の体積平均粒径は4.0μm、GSDは1.22であった。
そして、得られたトナー粒子2を用いて、トナー1と同様にしてトナー2を作製した。
(トナー粒子3及びトナー3の作製)
pHを7.2にした後、攪拌を継続しながら87℃まで加熱し、4.0時間保持した以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子3を作製した。トナー粒子3の体積平均粒径は5.2μm、GSDは1.22であった。
そして、得られたトナー粒子3を用いて、トナー1と同様にしてトナー3を作製した。
(トナー粒子4及びトナー4の作製)
トナー粒子1と同様の成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて54℃で30分間保持し、凝集粒子が形成されていることを確認した段階で、追加の非晶性樹脂粒子分散液(a1):100質量部を添加後、更に30分保持した。
続いて、ニトリロ3酢酸Na塩(中部キレスト社製、キレスト70)を全液の3%となるように添加した。その後1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら83℃まで加熱し、2時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子4を得た。比較トナー粒子1の体積平均粒径は2.8μm、GSDは1.27であった。
そして、得られたトナー粒子4を用いて、トナー1と同様にしてトナー4を作製した。
(トナー粒子5及びトナー5の作製)
加熱用オイルバスの温度を上げて54℃で30分間保持するのを56℃30分間保持する以外はトナー粒子4と同様の方法でトナー粒子5を得た。体積平均粒径は3.1μm、GSDは1.25であった。
そして、得られたトナー粒子5を用いて、トナー1と同様にしてトナー5を作製した。
(トナー粒子6及びトナー6の作製)
pHを7.2にした後、攪拌を継続しながら89℃まで加熱し、3.0時間保持した以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子6を作製した。体積平均粒径は5.4μm、GSDは1.22であった。
そして、得られたトナー粒子6を用いて、トナー1と同様にしてトナー6を作製した。
(トナー粒子7及びトナー7の作製)
加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で30分間保持したのを、加熱用オイルバス中で48℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて60℃で30分間保持した以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子7を得た。体積平均粒径は5.8μm、GSDは1.22であった。
そして、得られたトナー粒子7を用いて、トナー1と同様にしてトナー7を作製した。
(トナー粒子8及びトナー8の作製)
加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で30分間保持したのを、加熱用オイルバス中で52℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて61℃で30分間保持した以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子8を得た。体積平均粒径は6.2μm、GSDは1.26であった。
そして、得られたトナー粒子8を用いて、トナー1と同様にしてトナー8を作製した。
(トナー粒子9〜16及びトナー9〜16の作製)
トナー粒子1〜8及びトナー1〜8の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(Y1)にする以外はトナー粒子1〜8及びトナー1〜8の作製と同様にしてトナー粒子9〜16及びトナー9〜16を作製した。
(トナー粒子17及びトナー17の作製)
トナー粒子1及びトナー1の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(Y2)にする以外はトナー粒子1及びトナー1の作製と同様にしてトナー粒子17及びトナー17を作製した。
(トナー粒子18及びトナー18の作製)
トナー粒子1及びトナー1の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(Y3)にする以外はトナー粒子1及びトナー1の作製と同様にしてトナー粒子18及びトナー18を作製した。
(トナー粒子19及びトナー19の作製)
トナー粒子1及びトナー1の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(Y4)にする以外はトナー粒子1及びトナー1の作製と同様にしてトナー粒子19及びトナー19を作製した。
(トナー粒子20〜27及びトナー20〜27の作製)
トナー粒子1〜8及びトナー1〜8の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(M1)にする以外はトナー粒子1〜8及びトナー1〜8の作製と同様にしてトナー粒子20〜27及びトナー20〜27を作製した。
(トナー粒子28及びトナー28の作製)
トナー粒子1及びトナー1の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(M2)にする以外はトナー粒子1及びトナー1の作製と同様にしてトナー粒子28及びトナー28を作製した。
(トナー粒子29及びトナー29の作製)
トナー粒子1及びトナー1の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(M3)にする以外はトナー粒子1及びトナー1の作製と同様にしてトナー粒子29及びトナー29を作製した。
(トナー粒子30及びトナー30の作製)
トナー粒子1及びトナー1の作製において、着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(M4)にする以外はトナー粒子1及びトナー1の作製と同様にしてトナー粒子30及びトナー30を作製した。
(トナー粒子31及びトナー31の作製)
トナー粒子1及びトナー1の作製の着色剤粒子分散液(C1)を着色剤粒子分散液(M5)にする以外はトナー粒子1及びトナー1の作製と同様にしてトナー粒子31及びトナー31を作製した。
なお、トナー1〜31の特性を表1に示す。
[キャリアの作製]
(キャリア1)
−磁性体粒子1(芯材)の作製−
Fe 70質量部、MnO 22.5質量部、CuO 0.011質量部を混合し、湿式ボールミルで30時間混合/粉砕してスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて850℃、7時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、体積平均粒径を2.1μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて910℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで4.8時間粉砕し、体積平均粒径を5.5μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、電気炉を用いて温度950℃で14時間の本焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径24.3μm、1kOe時磁化が59AM/kg、比重4.5の磁性体粒子1を得た。
−キャリア1の作製−
磁性体粒子1 :1000質量部、綜研化学社製 PMMA(ポリメタクリル酸メチル:重量平均分子量75000)溶液(固形分濃度20%)150質量部をニーダーに投入し、70℃にて20分混合した後、減圧乾燥して更に20分攪拌を行い溶剤を除去し樹脂被覆キャリアを得た。さらに得られた樹脂被覆キャリアを45μm目開きのメッシュでふるい、粗粉を除去してキャリア1を得た。
得られたキャリア1のD50vは26.3μm、D90vは34.3μm、磁化は57AM/kgであった。
(キャリア2)
−磁性体粒子2(芯材)の作製−
磁性体粒子1における仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、体積平均粒径を2.1μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて870℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで4.8時間粉砕し、体積平均粒径を5.5μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、電気炉を用いて温度900℃で16時間の本焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径29.8μm、1kOe時の磁化が54AM/kg、比重4.5の磁性体粒子2を得た。
−キャリア2の作製−
磁性体粒子2を用い、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア2を得た。
得られたキャリア2のD50vは30.3μm、D90vは38.5μm、磁化は52AM/kgであった。
(キャリア3)
−磁性体粒子3(芯材)の作製−
Fe :70質量部、MnO :22.5質量部、CuO :0.011質量部を混合し、湿式ボールミルで30時間混合/粉砕してスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて800℃、7時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、体積平均粒径を2.1μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて840℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで8時間粉砕し、体積平均粒径を4.5μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、電気炉を用いて温度850℃で16時間の本焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径16.9μm、1kOe時の磁化が42AM/kg、比重4.5の磁性体粒子3を得た。
−キャリア3の作製−
磁性体粒子3を用い、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア3を得た。
得られたキャリア3のD50vは17.9μm、D90vは23.1μm、磁化は38AM/kgであった。
(キャリア4)
−磁性体粒子4(芯材)の作製−
磁性体粒子1における仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、体積平均粒径を2.1μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、ロータリーキルンを用いて890℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで4.8時間粉砕し、体積平均粒径を5.5μmとした後、更にスプレードライヤにより造粒、乾燥した後、電気炉を用いて温度910℃で14時間の本焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径25.2μm、1kOe時の磁化が57AM/kg、比重4.5の磁性体粒子4を得た。
−キャリア4の作製−
磁性体粒子4を用い、キャリア1の作製方法において、減圧乾燥時間を10minとした以外は同様の作製方法にてキャリア4を得た。
得られたキャリア4のD50vは26.6μm、D90vは37.8μm、磁化は55AM/kgであった。
(キャリア5)
−キャリア5の作製−
キャリア1の作製方法において、篩分目開きを32μmとした以外は同様の作製方法にてキャリア5を得た。
得られたキャリア5のD50vは25.6μm、D90vは30.5μm、磁化は55AM/kgであった。
(キャリア6)
−磁性体粒子6(芯材)の作製−
ヘンシェルミキサーに、0.3μmの球状マグネタイト粒子500質量部を投入し、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0質量部を添加し、約95℃まで昇温し30分間良く混合攪拌することによりチタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。
次に、1Lの四つ口フラスコに、フェノール60質量部、37質量%ホルマリン90質量部、親油化処理された上記マグネタイト粒子500質量部、28質量%アンモニア水16質量部、及び水50質量部を攪拌混合した。次に、攪拌しながら60分間で85℃に上昇させ、同温度で180分間反応させた。その後、25℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗した。これを減圧下、130℃で乾燥して粒径28.7μm、真比重3.5の磁性体粒子6を得た
−キャリア6の作製−
磁性体粒子6を用い、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア6を得た。
得られたキャリア6のD50vは30.3μm、D90vは36.0μm、磁化は60AM/kgであった。
(キャリア7)
−キャリア7の作製−
キャリア3をエルボジェット(日鉄鉱業社製、品番EJ−LABO)にてカットポイント18μmで分級し微粉側からキャリア7を得た。
得られたキャリア7のD50vは15.2μm、D90vは21.0μm、磁化は38AM/kgであった。
(キャリア8)
−キャリア8の作製−
キャリア1をエルボジェット(日鉄鉱業社製、品番EJ−LABO)にてカットポイント31μmで分級し粗粉側からキャリア8を得た。
得られたキャリア8のD50vは35.2μm、D90vは44.9μm、磁化は57AM/kgであった。
(キャリア9)
キャリア4をエルボジェット(日鉄鉱業社製、品番EJ−LABO)にてカットポイント29μmで分級し粗粉側からキャリア9を得た。
得られたキャリア9のD50vは32.0μm、D90vは42.8μm、磁化は68AM/kgであった。
(キャリア10の作製)
CuOを0.015重量部とする以外は磁性体粒子1の作製と同様に磁性体粒子10を作製し、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア10を得た。
得られたキャリア10のD50vは26.4μm、D90vは34.0μm、磁化は57AM/kgであった。
(キャリア11の作製)
CuOを0.055重量部とする以外は磁性体粒子1の作製と同様に磁性体粒子11を作製し、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア11を得た。
得られたキャリア11のD50vは26.5μm、D90vは35.0μm、磁化は57AM/kgであった。
(キャリア12の作製)
CuOを0.060重量部とする以外は磁性体粒子1の作製と同様に磁性体粒子12を作製し、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア12を得た。
得られたキャリア12のD50vは26.2μm、D90vは35.2μm、磁化は57AM/kgであった。
(キャリア13の作製)
CuOを0.110重量部とする以外は磁性体粒子1の作製と同様に磁性体粒子13を作製し、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア13を得た。
得られたキャリア13のD50vは26.3μm、D90vは35.5μm、磁化は57AM/kgであった。
(キャリア14の作製)
CuOを0.12重量部とする以外は磁性体粒子1の作製と同様に磁性体粒子14を作製し、キャリア1と同様の作製方法にてキャリア14を得た。
得られたキャリア14のD50vは26.0μm、D90vは34.8μm、磁化は57AM/kgであった。
なお、作製したキャリアの特性を表2に一覧にして示す。
[実施例1〜67、比較例1〜36]
表2に従った組み合わせで、トナー4質量部とキャリア96質量部とを、V型ブレンダーで5分間攪拌して、各現像剤を作製した。
得られた現像剤を、画像形成装置「富士ゼロックス社製DocuCentre Color 500改造機」の現像器に充填し、各評価を行った。評価結果を表3〜8に示す。
但し、比較例12、24、36は、潤滑剤の感光体への供給を停止して行った。
また、当該改造機には、クリーニング装置内に潤滑剤供給装置をクリーニングブレードよりも感光体回転方向上流側に組み込むよう改造を行った。
また、装置の設定条件は、以下の通りとした。ここで、装置の設定条件の括弧内の数値範囲及び条件は、少なくとも同じ評価結果が得られた条件の範囲である。
(評価)
−感光体の表面の水に対する接触角−
感光体の表面の水に対する接触角は、初期については、作像ユニットから現像器を除いた、すなわち感光体、クリーニング装置、潤滑剤供給装置だけのユニットにより、潤滑剤の初期塗布を感光体に行い、感光体の表面の水に対する接触角の初期値が約95度になるように調節してから各評価をおこなった。
また、経時における感光体の表面の水に対する接触角については、画像出力50000枚目について測定した。
−カブリ−
カブリについて、次のようにして評価した。
画像出力50000枚後に、白紙画像を作像し、作像過程の途中で画像形成装置を停止させた。その後、感光体上の現像領域と1次転写領域の間の部分の像をテープに転写し、用紙(OKトップコートプラス紙:富士ゼロックス社製)上に貼り、テープ上の濃度と用紙の濃度を濃度計(X−Rite938)により測定し、(テープ上の濃度−用紙の濃度)を評価濃度差とし、評価濃度差を以下の評価基準により評価した。なお、50000枚の段階で△までを許容できるものとし、その後10000枚ごとに100000枚までカブリの評価を継続した。また、「×」になった段階でその評価は中止した。
評価基準は以下の通りである。
◎:0.05未満
○:0.05以上0.1未満
△:0.1以上0.2未満
×:0.2を越える
−キャリア飛散−
キャリア飛散について、次のようにして評価した。
画像出力50000枚後に、白紙画像を作像し、作像過程の途中で画像形成装置を停止させた。その後、感光体上の現像領域と1次転写領域の間の部分の像を2.5cm×40cmの大きさのテープに転写し、用紙(OKトップコートプラス紙:富士ゼロックス社製)上に貼り、テープ上のキャリアの個数を数え、A3当たり面積の個数に面積比から換算した。以上の測定を3回繰り返し、その平均個数と官能値の相関関係を用い、以下の評価基準により評価した。
評価基準は以下の通りである。
◎:認識できない
○:認識できるが気にならない
△:認識できるが許容できる
×:許容できない
−トナー像乱れ−
トナー像乱れについて、次のようにして評価した。
画像出力50000枚後に、ハーフトーン画像を作成し、下記の官能値を示す限度見本と画像を比較することにより評価した。
評価基準は以下の通りである。
◎:認識できない
○:認識できるが気にならない
△:認識できるが許容できる
×:許容できない
ここで、キャリア飛散、トナー像乱れの少なくともいずれかの評価が50000枚で×の場合、カブリの評価に関係なく50000以降のカブリの評価は実施しなかった。
(装置の設定条件)
−潤滑剤供給条件−
潤滑剤供給装置は、電子写真感光体と接触して配置される回転ブラシと、回転ブラシに接触して配置される固形状の潤滑剤と、回転ブラシに付着したトナーを機械的に叩き落とすフリッカー(板状部材)で構成し、詳細は以下の通りである。
・潤滑剤:ステアリン酸亜鉛95質量%)と5質量%との混合物
・回転ブラシ:材質は導電性ナイロン(商品名:ベルトロン、(株)槌屋社製、繊維太さは3デニール)、繊維密度は50kf/inch、電子写真感光体へのブラシ食い込み量は0.5mm、外径はΦ12mm、シャフト径はΦ6mm
・回転ブラシの駆動条件:シャフトは接地、回転方向は電子写真感光体と同方向、回転速度は電子写真感光体の回転速度の1.2倍
・フリッカー(板状部材):厚み0.5mmのポリプロピレン樹脂板(回転ブラシへの食い込み量0.5mm)
・潤滑剤供給量:感光体一回転当たり10μg(3μg以上20μg以下)
−クリーニング条件−
・クリーニングブレードのゴム硬度80°(70°以上85°以下)
・クリーニングブレードのゴム反発弾性率45%(20%以上55%以下)
・クリーニングブレードの感光体に対する接触角度20°(10°以上30°以下)
・クリーニングブレードの感光体に対する線圧3gf/mm(2gf/mm以上4gf/mm以下)
−現像条件−
・現像ロールと感光体との対向間距離(DRS)300μm(200μm以上600μm以下)
・現像ロール上の現像剤量(MOS)400g/m(200g/m以上600g/m以下)
・現像ロールの回転速度(プロセススピード)330mm/sec(50mm/sec以上1500mm/sec以下)
・現像ロールの回転方向(MRS):感光体と同方向(with方向)で周速比1.7(感光体と同方向(with方向)で周速比1.0以上3.0以下、感光体と逆方向(against方向)で周速比0.6以上2.0以下)
・現像ロール表面形状・粗さ:サンドブラストRz25μm(10〜50μm)、溝スリーブ2mmピッチ(0.2mmピッチ以上2mmピッチ以下)
・現像ロールの径Φ18mm(Φ10mm以上Φ40mm以下)
・現像ロール上の現像極磁力125mmT(50mT以上150mT以下)
・現像ロールのマグネットセットアングル(MSA):上流側3°(−10°以上+10°以下)
・現像ロールに印加する電圧の直流成分電圧−525V(−600V以上−450V以下)
・現像ロールに印加する電圧の直流成分電圧と画像の背景部に対応する感光体表面電位との差(Vcln)125V(50V以上200V以下)
・現像ローラ印加する直流成分電圧(DC)に重畳する交流成分電圧(現像ACバイアス)波形:sine波(矩形波)
・現像ACバイアスの振幅(Vp−p:peak to peak電圧)1.75kV(0kV以上2.0kV以下)
・印加電圧の交流成分電圧が占める割合(現像ACバイアスDuty)50%(20%以上80%以下)
・現像ACバイアスの周波数10kHz(3kHz以上40kHz以下)
Figure 0005115617
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上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、カブリの評価において、良好な結果が得られたことがわかる。
特に、シアントナーである実施例1〜20よりもイエロートナーである実施例21〜43、マゼンタトナーである実施例44〜67の方がカブリに対して若干有効であることがわかる。
また、キャリア中の銅元素量については少ない方がカブリに対して有効であることがわかる。
10 電子写真感光体、10A 電子写真感光体、10B 電子写真感光体、20 帯電装置、30 露光装置、40 現像装置、41 現像容器、41A 現像容器本体、41B 現像容器カバー、41C 仕切り壁、42 現像ロール、42A 現像ロール室、43 攪拌部材、43A 攪拌室、44 攪拌部材、44A 攪拌室、45 層厚規制部材、46 補給搬送路、47 補給用現像剤収納容器、50 中間転写体、50A 支持ローラ、50B 支持ローラ、50C 背面ローラ、50D 駆動ローラ、51 一次転写装置、52 二次転写装置、53 記録紙供給装置、53A 搬送ローラ、53B 誘導板、54 中間転写体クリーニング装置、70 クリーニング装置、71 筐体、72 クリーニングブレード、80 定着装置、81 定着ローラ、82 搬送帯、101 画像形成装置、101A プロセスカートリッジ、

Claims (3)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と
    帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成手段と、
    体積平均粒径が3.0μm以上6.0μmのトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤を収納すると共に、現像保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤による磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
    前記像保持体の外部から、潤滑剤を前記像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段と、
    を備えた画像形成装置。
  2. 像保持体と、
    体積平均粒径が3.0μm以上6.0μmのトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤を収納すると共に、現像保持体を有する現像手段であって、前記現像保持体の表面に形成した前記静電潜像現像剤による磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、像保持体に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記像保持体の表面に接触し、前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
    前記像保持体の外部から、潤滑剤を前記像保持体の表面に供給する潤滑剤供給手段と、
    を備え、
    画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
  3. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と
    帯電された前記像保持体の表面を露光して静電潜像を形成する潜像形成工程と、
    体積平均粒径が3.0μm以上6.0μmのトナーと印加磁場1kエルステッドにおける一個のキャリア粒子当たりの平均磁化が5.0×10 −10 AM/個以上4.0×10 −9 AM/個以下のキャリアとを含む静電潜像現像剤による磁気ブラシを現像保持体に形成すると共に、前記磁気ブラシを前記像保持体に接触させ、前記像保持体に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
    前記像保持体に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
    前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
    前記像保持体の外部から、潤滑剤を前記像保持体の表面に供給する潤滑剤供給工程と、
    を有する画像形成方法。
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