JP5935424B2 - 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真用現像剤としてはトナーを単独で用いる1成分現像剤と、トナーとキャリアを混合して用いる2成分現像剤に大別されるが、特に高速機では帯電の立ち上がり性、安定性の観点から2成分現像剤の使用が主流となっている。
特許文献1には、芯材となるコアと、前記コア表面に形成された被覆層と、前記被覆層の表面に形成された複数の凸部と、を有することを特徴とするキャリアが開示されている。
特許文献2には、少なくとも結着樹脂と粒子を有するコート膜を有するキャリアを用いる現像装置において、上記粒子の粒子径(D)と上記結着樹脂の膜厚(h)とが、1<[D/h]<10の関係を満たすことを特徴とする現像装置が開示されている。
特許文献3には、ガラス転移点が80℃〜120℃であるアクリル樹脂によって、キャリア芯材表面上に少なくとも2層以上の被覆層を有することを特徴とする電子写真現像剤用キャリアが開示されている。
特開2006−18129号公報 特開2003−162140号公報 特開2001−92190号公報
本発明は、画像パターンが変化して画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される静電荷像現像用キャリアを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
請求項1の発明は、磁性金属又は磁性酸化物からなる芯材と、前記芯材を被覆し、樹脂、導電材、及び球状シリカ粒子を含み、前記球状シリカ粒子が表面側に偏在している樹脂被覆層と、を有する静電荷像現像用キャリア。
請求項2の発明は、前記樹脂被覆層の膜厚が0.4μm以上2.0μm以下であり、前記樹脂被覆層に存在する前記球状シリカ粒子のうち、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲内に存在する前記球状シリカ粒子の個数割合をns(%)、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲外に存在する前記球状シリカ粒子の個数割合をnc(%)としたとき、nc/ns≦0.5である請求項1に記載の静電荷像現像用キャリア。
請求項3の発明は、前記球状シリカ粒子の体積平均粒径をDi(μm)、前記樹脂被覆層の膜厚をh(μm)としたときに下記式(1)から(3)を全て満たす請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用キャリア。
0.05≦Di≦0.30 (1)
0.4≦h≦2.0 (2)
0.05≦Di/h≦0.40 (3)
請求項4の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の静電荷像現像用キャリアと、トナーとを含む静電荷像現像用現像剤。
請求項5の発明は、前記トナーが、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子と、外添剤とを含み、該トナーの平均円形度が0.94以上0.99以下である請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤。
請求項6の発明は、請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項7の発明は、請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤を収容すると共に、像保持体の表面に形成された静電潜像を前記現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項8の発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、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4又は請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤を収容し、前記像保持体の表面に形成された静電荷像を前記現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段に収容されている前記現像剤中のトナー濃度の変化を前記現像剤の透磁率変化として検知し、前記現像剤中のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段と、前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体の表面に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を備えた画像形成装置。
請求項9の発明は、像保持体の表面を帯電させる帯電工程と、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、前記像保持体の表面に形成された静電荷像を請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記現像剤中のトナー濃度の変化を前記現像剤の透磁率変化として検知し、前記現像剤中のトナー濃度を制御するトナー濃度制御工程と、前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体の表面に転写された前記トナー像を定着する定着工程と、を備えた画像形成方法。
請求項1に係る発明によれば、樹脂被覆層に含まれる球状シリカ粒子が表面側に偏在していない場合に比べ、画像パターンが変化して画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される静電荷像現像用キャリアが提供される。
請求項2に係る発明によれば、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲内に存在する前記球状シリカ粒子の個数割合をns(%)、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲外に存在する球状シリカ粒子の個数割合nc(%)との関係がnc/ns≦0.5を満たさない場合に比べ、画像パターンが変化して画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される静電荷像現像用キャリアが提供される。
請求項3に係る発明によれば、球状シリカ粒子の体積平均粒径Di(μm)と樹脂被覆層の膜厚h(μm)が前記式(1)から(3)を全て満たさない場合に比べ、画像パターンが変化して画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される静電荷像現像用キャリアが提供される。
請求項4に係る発明によれば、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の静電荷像現像用キャリアを含まない場合に比べ、画像パターンが変化して画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される静電荷像現像用現像剤が提供される。
請求項5に係る発明によれば、前記トナーが、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子と、外添剤とを含み、該トナーの平均円形度が0.940以上0.990以下の範囲外である場合に比べ、画像パターンが変化して画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される静電荷像現像用現像剤が提供される。
請求項6、7、8、9に係る発明によれば、請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像剤を適用しない場合に比べ、画像パターンが変化して画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制されるトナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、画像形成方法が提供される。
本実施形態に係るキャリアの構成の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係るキャリアにおいて球状シリカ粒子が樹脂被覆層の表面から露出した状態の一例を示す概略断面図である。 低密度画像を連続プリントした場合に球状シリカ粒子が樹脂被覆層に埋没した状態のキャリアとトナーを模式的に示した図である。 低密度画像を連続プリントした場合に球状シリカ粒子が樹脂被覆層の表面から露出した状態のキャリアとトナーを模式的に示した図である。 高密度画像を連続プリントした場合に球状シリカ粒子が樹脂被覆層の表面から露出した状態のキャリアとトナーを模式的に示した図である。 高密度画像を連続プリントした場合に球状シリカ粒子が樹脂被覆層に埋没した状態のキャリアとトナーを模式的に示した図である。 本実施形態に係るキャリアにおいて樹脂被覆層に存在する球状シリカ粒子の位置の例を示す部分概略断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る現像剤を収容する現像装置の構成の一例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の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら具体的に説明する。
2成分現像剤では現像剤中のトナー濃度の制御が重要となり、透磁率を検知することにより制御する方式が用いられることが多い。この方式では、透磁率センサによって現像剤の透磁率を検知することにより現像器内のトナー濃度を認識し、透磁率が予め定めた範囲内となるようにトナーカートリッジから現像器内にトナーを補給することによりトナー濃度を制御する。
しかしながら、トナーやキャリアの劣化により現像剤の嵩密度が変化すると見かけ上の透磁率も変化するため、トナー濃度制御性が悪化する。特に、高湿下で現像剤の流動性が悪い状態で、低密度画像を連続プリントした後に高密度の画像を連続プリントする場合に、透磁率センサーの応答が悪いと、急激にトナー濃度が低下し、画像濃度の低下等の問題を引き起こす。特に、この問題は小径のトナー、小径のキャリア粒子を用いて高速現像をおこなったときにより顕著となる。近年、高画質化への要求から、従来に比べより小径のトナー粒子、小径のキャリア粒子を用いる傾向にあり、さらに現像剤の正確な嵩密度制御性が要求される。
本発明者らは、上記のようなトナー濃度の低下の抑制について鋭意検討したところ、キャリアの表面に特定の構造を持たせることによってトナー濃度の低下が抑制されることを見出した。すなわち、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリア(単に「キャリア」と記す場合がある。)は、芯材と、前記芯材を被覆し、樹脂、導電材、及び球状シリカ粒子を含み、前記球状シリカ粒子が表面側に偏在している樹脂被覆層(単に「被覆層」と記す場合がある。)と、を有する。
ここで、被覆層に含まれる球状シリカ粒子が表面側に偏在しているとは、球状シリカ粒子が被覆層の芯材側よりも表面側において、樹脂に対する球状シリカ粒子の濃度が高いことを意味する。また、被覆層に含まれる球状シリカ粒子とは、球状シリカ粒子全体が被覆層に埋もれている場合のみならず、粒子の一部分が被覆層の表面から露出している場合も含まれる。
図1は、本実施形態に係るキャリア(1粒)の一例を模試的に示している。図1に示すように、本実施形態に係るキャリア1は、芯材2と芯材2を被覆する被覆層3とを有し、被覆層3に含まれる球状シリカ粒子4は表面側に偏在している。なお、図1では、球状シリカ粒子4が被覆層3の表面から露出せずに表面側に偏在しているが、例えば、図2に示すように球状シリカ粒子4の一部分が表面から露出していてもよい。また、図1及び図2では、球状キャリア粒子4がほぼ全て表面側に偏在、いわば表面側に局在しているが、一部の球状シリカ粒子は芯材2側に存在していてもよい。なお、本実施形態に係るキャリアは、樹脂被覆層の芯材側から表面側に向けて樹脂に対する球状シリカ粒子の濃度(含有率)が徐々に(連続的に又は段階的に)に高くなることが望ましいが、例えば、樹脂被覆層を三層構造とした場合に、球状シリカ粒子が表面側の層、芯材側の層、中間の層の順序で球状シリカ粒子の濃度が高くなっていてもよい。
本実施形態に係るキャリアを用いることによりトナー濃度の低下が抑制されるメカニズムについては必ずしも明確ではないものの、以下の作用機構が推測される。
まず、球状シリカ粒子が表面側に偏在していないキャリアとトナーを含む現像剤を用いて低密度画像を連続プリントすると、現像剤中のトナーがストレスを受けることにより外添構造が変化する。これにより、トナー粒子同士の付着性が高くなり、トナーの流動性が低下する。そのため、キャリア間の隙間にトナー粒子が入り込み難くなり、現像剤としては嵩高くなるため、嵩密度は低下する。この場合、透磁率センサでは、単位体積あたりの磁力が弱い、すなわち、現像剤中のキャリア濃度が低く、トナー濃度は実際よりも高いトナー濃度と判断されるため、トナーカートリッジからのトナー補給量は少なくなり、結果としてトナー濃度は狙いよりも低めの値で推移することになる。このときさらに、高密度画像をプリントすると、急激にトナー濃度は低下するが、トナー濃度の低下と現像剤の嵩密度の上昇が追従しがたく、トナー補給量が十分でないことになる。これにより一時的にトナー濃度が低い状態で推移し、最終的なプリント画像の濃度低下を引き起こすものと考えられる。このトナー濃度の低下はプリントを繰り返してトナーが入れ替わることによりもとの狙いトナー濃度に回復するものの、プリント画像の安定性に欠ける。
これに対し、本実施形態の現像剤を用いた場合には以下の機構が働くと考えられる。
低印字率(低密度)画像を連続プリントする場合、現像器内でトナーが攪拌されることでトナー粒子の外添構造が変化し、トナー粒子表面の外添剤が埋没した状態が形成される。これにより、図3に示すようにトナー粒子5同士が付着してトナー5の流動性が悪化し、キャリア1間の空隙が埋められずに嵩密度が低下するが、本実施形態のキャリア1は、樹脂被覆層3の表面近傍に硬度の高いシリカ粒子4が存在するため、低密度画像の連続プリントを繰り返すことにより、被覆層3からシリカ粒子の一部が露出するようになり、キャリア同士の接触面積が小さくなる。球状シリカ粒子4がキャリア表面に露出するとキャリア1の流動性が上がり、キャリア同士の配置関係が変化する。そして、図4に示すように、トナー5が空隙を埋めやすくなり、嵩密度が上昇する。これによって、現像剤中のトナー5の配置がより最密充填に近付き、嵩密度が上昇する。このため、低密度画像をプリントした場合、トナー濃度は最初わずかに低下するものの、嵩密度の上昇によりトナー濃度が回復する。
続けて、高密度画像の連続プリントをした場合には、低印字率画像を連続プリントする場合に比べて現像器内のトナーは入れ替わりが早く、外添構造が劣化していないトナー粒子が多く存在する。すなわち、高密度画像をプリントするとトナーの入れ替わりによりトナーの流動性が良好であり、図5に示すようにキャリア1の表面にシリカ粒子4が露出していると現像剤として最密に近い配置をとり、嵩密度が上昇する。このように嵩密度が高くなり、トナー濃度が上昇する傾向となるが、嵩密度が高くなるとキャリア粒子1の接触確率が高くなり、図6に示すように、キャリア表面に露出していたシリカ粒子が再び埋没し、キャリア1同士及びキャリア1とトナー5間の接触面積が増加する。そして、キャリア間の接触面積の増加によりキャリア間の付着力が増加すると、適度な空隙が形成されて徐々に嵩密度が低下していく。
なお、キャリアの樹脂被覆層中に球状シリカ粒子が高い濃度で存在していれば、表面側に樹脂被覆層の表面側にも球状シリカ粒子が多く存在することになるが、この場合、キャリア同士の接触により樹脂被覆層の表面が削れても被覆層中に埋もれていた球状シリカ粒子が露出することになり、キャリア表面の状態は変化し難いと考えられる。
一方、本実施形態に係るキャリアでは、樹脂被覆層の表面側に球状シリカ粒子が偏在するため、現像器内でキャリア粒子同士が接触を繰り返すことで、球状シリカ粒子が被覆層の表面から露出したり、被覆層中に埋没し易いと推測される。
このように、画像パターンが変化して現像剤の嵩密度の変化が起きやすい場合でも、本実施形態に係るキャリアを用いれば、言わば自律的に現像剤の濃度が安定した方向に制御され、画像濃度の低下が抑制されると考えられる。
さらにキャリア粒子の表面近傍にシリカ粒子が偏在しているため、キャリア粒子の劣化により被覆樹脂の摩耗が進行した場合でも、シリカ粒子は徐々に被覆層の内部に移動していくことにより、表面構造は保たれ、プリントの繰り返しに対しても良好にトナー濃度が制御される。
<キャリア>
‐芯材‐
芯材となる磁性粒子の材質としては、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が挙げられる。キャリアの芯材としてより望ましくはカルシウム、マンガン、マグネシウム、銅、ニッケル、亜鉛、リチウム、ストロンチウム等を含有するフェライトが用いられ、さらにマンガン、マグネシウム、ストロンチウムを含有するフェライト(例えば、マンガン‐マグネシウム-ストロンチウムフェライト)が望ましく用いられる。
芯材の体積平均粒径は、キャリア飛散の防止、画像濃度均一性、細線再現性等の観点から、12μm以上55μm以下であることが望ましく、より望ましくは15μm以上50μm以下である。
‐被覆層‐
芯材を被覆する被覆層は、樹脂、導電材、及び球状シリカ粒子を含み、球状シリカ粒子が表面側に偏在している。
被覆層に含まれる樹脂としては、公知の樹脂が用いられる。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、スチレン−メタクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂(メチルシリコーン樹脂若しくはメチルフェニルシリコーン樹脂)又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
被覆層に含まれる導電材としては、金、銀、銅といった金属、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等が挙げられるが、これらに限定されない。
導電材の体積平均粒径としては、キャリア抵抗制御性、被覆層中の分散性の観点から、0.005μm以上0.500μm以下が望ましく、0.010μm以上0.400μm以下がより望まし。
樹脂層には、キャリア抵抗への影響度が小さいこと、被覆層への分散性が良好であることから球状のシリカ粒子が用いられる。ここで「球状」とは、下記式(A)で表されるWadellの球形化度(以下、単に「球形化度」とも称する。)が0.6以上であるものいう。
(球形化度)=(粒子と同じ体積を有する球の表面積)/(粒子の表面積) (A)
球状シリカ粒子の球形化度は、キャリア同士の接触面積制御の観点から、0.8以上であることが望ましい。
なお、粒子の表面積は、ベックマン・コールター社製の粉体比表面積測定装置SA3100型を用い、BET比表面積より求められる。
球状のシリカ粒子を用いることにより、シリカ粒子が被覆層表面に露出した時のキャリア間の付着力の制御や、被覆層へのシリカ粒子の埋没性が制御される。
本実施形態で用いる球状シリカ粒子は、例えば、湿式法であるゾルゲル法によって得られる。球状シリカ粒子の粒径は、ゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の重量比、反応温度、攪拌速度、供給速度によって制御される。球状の形状も本手法にて作製することにより達成される。
具体的には、テトラメトキシシランを水、アルコールの存在下、アンモニア水を触媒として温度をかけながら滴下及び攪拌を行う。次に、反応により得られたシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコールとアンモニア水に分離する。湿潤シリカゲルに溶剤を加え、再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ表面の疎水化を行う。疎水化処理剤としては、一般的なシラン化合物が用いられる。
次に、この疎水化処理したシリカゾルから溶媒を除去、乾燥、篩い分けすることにより、目的の単分散球状シリカが得られる。また、このようにして得られたシリカを再度処理しても構わない。なお、本実施形態における単分散球状シリカの製造方法は、上記製造方法に限定されるものではない。
上記シラン化合物は、水溶性のものが使用される。このシラン化合物としては、下記構造式(I)で示される化合物が挙げられる。
SiX4−a (I)
上記式(I)中、aは0以上3以下の整数であり、Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基等の有機基を表し、Xは、塩素原子、メトキシ基、エトキシ基等の加水分解性基を表す。
構造式(I)で表される化合物としては、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤等が挙げられる。具体的には、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,O−(ビストリメチルシリル)アセトアミド、N,N−ビス(トリメチルシリル)ウレア、tert−ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランが代表的なものとして例示される。
本実施形態における疎水化処理剤は、特に望ましくは、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
本実施形態に係るキャリアは、被覆層に含まれる球状シリカ粒子の体積平均粒径をDi(μm)、被覆層の膜厚をh(μm)とすると、以下の(1)から(3)の全てを満たすことが望ましい。
0.05≦Di≦0.30 (1)
0.4≦h≦2.0 (2)
0.05≦Di/h≦0.40 (3)
球状シリカ粒子の体積平均粒径Diが0.05μm以上であると、シリカ粒子の一部が樹脂被覆層の表面に露出したときに、キャリアとキャリアの接触面積が低減し、現像剤の嵩密度を制御する効果が一層得られる。一方、球状シリカ粒子の体積平均粒径Diが0.30μm以下であれば、シリカ粒子の一部が被覆層の表面から露出した後に現像剤にストレスがかかると、再度シリカ粒子が被覆層に容易に埋没し、現像剤の嵩密度を制御する効果が得られる。球状シリカ粒子の体積平均粒径Diは、0.06μm以上0.28μm以下がより望ましく、0.07μm以上0.25μm以下がさらに望ましい。
また、被覆層の膜厚hが0.4μm以上であれば、被覆層の表面近傍にシリカ粒子が偏在した状態が安定的に実現され、現像剤の嵩密度が好適に制御される。一方、被覆層の膜厚hが2.0μm以下であれば、キャリア粒子の流動性が良好であるため、現像剤の嵩密度が好適に制御される。被覆層の膜厚hは、0.45μm以上1.6μm以下がより望ましく、0.5μm以上1.2μm以下がさらに望ましい。
球状シリカ粒子の体積平均粒径Diと被覆層の膜厚hとの比Di/hが0.05以上であれば、樹脂被覆層の摩耗が進行した時に球状シリカ粒子の一部が露出する表面構造を形成しやすく、キャリアとキャリアの接触面積が低減し、現像剤嵩密度を制御する効果が得られる。一方、球状シリカ粒子の体積平均粒径Diと樹脂被覆層の膜厚hとの比Di/hが0.40以下であれば、樹脂被覆層の表面近傍に球状シリカ粒子がほぼ均一に存在し、現像剤嵩密度が安定的に制御される。球状シリカ粒子の体積平均粒径Diと被覆層の膜厚hとの比Di/hは、0.08以上0.38以下がより望ましく、0.10以上0.35以下がさらに望ましい。
なお、球状シリカ粒子の体積平均粒径Diは、例えば、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−910)を用いて測定され、50%径(D50v)として得られる。
また、キャリアの樹脂被覆層の膜厚h(μm)は、芯材の真比重をρ(無次元)、芯材の体積平均粒径をd(μm)、樹脂被覆層の平均比重をρC、芯材100質量部に対する樹脂被覆層の全含有量をWC(質量部)とすると、下記式(B)のようにして求められる。
h(μm)={[キャリア1個当たりの被覆樹脂量(導電材等の添加物もすべて含む)/キャリア1個当たりの表面積]}/樹脂被覆層の平均比重
={[4/3π・(d/2)3・ρ・WC/100]/[4π・(d/2)2]}/ρC
=(1/600)・(d・ρ・WC/ρC) 式(B)
芯材に樹脂被覆層を設ける方法としては、公知の方法が用いられる。例えば、キャリアの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キャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
キャリアの体積平均粒径は、15μm以上60μm以下であることが望ましく、18μm以上55μm以下であることがより望ましく、20μm以上50μm以下であることがさらに望ましい。本実施形態のキャリアであれば、体積平均粒径の小さい小径のキャリアを使用した場合でも、現像剤の嵩密度が好適に制御される。
なお、キャリアの体積平均粒径は、球状シリカ粒子の体積平均粒径と同様にして測定した値である。
本実施形態に係るキャリアは、樹脂被覆層に存在する球状シリカ粒子が表面側に偏在するように構成されるが、具体的には、樹脂被覆層に存在する球状シリカ粒子のうち、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲内に存在する前記球状シリカ粒子の個数割合をns(%)、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲外に存在する粒子個数nc(%)としたとき、nc/ns≦0.50となることが望ましく、より望ましくは、nc/ns≦0.45、さらに望ましくは、nc/ns≦0.40である。
nc/ns≦0.50の範囲にあると、シリカが表面に露出した場合でも、現像機内のストレスにより再度樹脂被覆層にシリカ粒子が埋没し、表面構造が良好に保持されるため、現像剤の嵩密度が安定に制御される。
ここでnc、nsは、例えば以下のようにして求められる。
キャリア粒子をエポキシ樹脂等により包埋し、十分硬化した後に、キャリア断面が観察されるようにダイヤモンドナイフによって切断する。得られたサンプルを走査型電子顕微鏡によって観察し、観察画像中のシリカ粒子すべてに対して、観察画像によって、キャリア粒子表面とシリカ粒子との最短距離を求める。この最短距離が0.2μm以下であれば、樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲内に存在する粒子としてカウントし、0.2μmより大きい場合には樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲外に存在する粒子としてカウントする。例えば、図7に示すように、被覆層3に含まれる球状シリカ粒子4A、4Bのほか、球状シリカ粒子4Cは樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲内に存在する粒子である。一方、球状シリカ粒子4Dは樹脂被覆層の表面からの最短距離が0.2μmを超えるため、樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲外に存在する粒子である。
10個以上のキャリア粒子に対して、それぞれ樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲内のシリカの個数と範囲外のシリカの個数を求め、その結果からnsとncを算出する。なお、画像中の粒子がシリカであるかどうかは観察画像に対しX線分光器(EDX)で元素分析をおこない、Si元素でマッピングをすることで確認される。または、観察されている粒子それぞれに対し、直接X線分光器でSi元素が検出されることを確認してもよい。
なお、本実施形態に係るキャリアとトナーとが混合した現像剤については、水中で超音波洗浄によりトナーを除去するとともに、磁石でキャリアを集めることで分離される。
球状シリカを樹脂被覆層の表面側に偏在させる方法、あるいは、nc/nsの比率を制御する方法としては、例えば、球状シリカ粒子の含有量が互いに異なる樹脂層形成用溶液を2種以上準備し、芯材の表面に、球状シリカ粒子の濃度が小さい溶液から順次塗布して重ね塗りすることで制御される。
なお、樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μm以下の範囲における球状シリカ粒子の含有量は、画像パターンが変化した場合に画像濃度の低下を抑制する観点から、当該範囲の樹脂被覆層に対して、1質量%以上15質量%以下であることが望ましく、2質量%以上12質量%以下であることがより望ましく、3質量%以上10質量%以下であることがさらに望ましい。
<トナー>
本実施形態に係るキャリアとともに現像剤を構成するトナーは、望ましくは、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含有するトナー粒子と、外添剤とを含んで構成される。
トナー粒子を構成する結着樹脂としては公知の樹脂が用いることができ、ポリエステル樹脂、スチレンとアクリル酸又はメタクリル酸との共重合体、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂等を単独または混合して用いることができる。高速での定着性及び現像機内でのトナー粒子の耐ストレス性の観点からポリエステル樹脂を含有することが望ましい。ポリエステル樹脂は、カルボン酸成分とアルコール成分との縮重合により得られるものであり、具体的には、2価または3価以上のカルボン酸と、2価または3価以上のアルコールとが用いられる。
結着樹脂としてのポリエステル樹脂についてさらに説明すると、かかるポリエステル樹脂の合成において用いられる酸成分は、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、又はこれらの無水物等を包含し、望ましくはテレフタル酸/イソフタル酸である。これらの酸成分は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。なお、他の酸成分を上記酸成分に組み合わせて使用してもよい。他の酸成分として、例えば、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸等が挙げられ、更には、n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のアルキル又はアルケニルコハク酸、又はこれらの酸の無水物、低級アルキルエステル、その他の二価のカルボン酸も挙げられる。また、ポリエステル樹脂に架橋を施すためには、三価以上のカルボン酸成分も同様に他の酸成分として混合使用してもよい。三価以上のカルボン酸成分としては、具体的には、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸又はこれらの酸無水物や低級アルキルエステルが挙げられる。
また、このポリエステル樹脂は、アルコール成分として、例えばビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物が用いられる。
上記ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、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、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、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、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−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、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
ポリエステル樹脂の合成において、必要に応じて、他のアルコール成分を上記のアルコール成分に組み合わせて使用してもよい。他のアルコール成分として、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、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等、その他の二価のアルコールが挙げられる。
また、他のアルコール成分として、三価以上のアルコールも好適である。かかるアルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、その他の三価以上のアルコールが挙げられる。
ポリエステル樹脂を合成する反応の際には、その反応を促進せしめるため、通常使用されているエステル化触媒、例えば、酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジラウレート等を使用することが望ましい。
結着樹脂のガラス転移温度Tgは、望ましくは50℃以上80℃以下の範囲である。
トナー粒子を構成する着色剤としては公知の顔料、染料等が用いられる。
具体的には、下記に示すものをトナーの色彩に対応させて選択して用いられる。
例えばシアントナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントブルー1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同15:1、同15:2、同15:3、同15:4、同15:6、同16、同17、同23、同60、同65、同73、同83、同180、C.I.バットシアン1、同3、同20等や、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルーの部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCのシアン顔料、C.I.ソルベントシアン79、162等のシアン染料などが用いられる。これらの中では、C.I.ピグメントブルー15:3が有効である。
マゼンタトナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントレッド1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同8、同9、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同16、同17、同18、同19、同21、同22、同23、同30、同31、同32、同37、同38、同39、同40、同41、同48、同49、同70、同51、同52、同53、同54、同55、同57、同58、同60、同63、同64、同68、同81、同83、同87、同88、同89、同90、同112、同114、同122、同123、同163、同184、同185、同202、同206、同207、同209、同238等、ピグメントバイオレット19のマゼンタ顔料や、C.I.ソルベントレッド1、同3、同8、同23、同24、同25、同27、同30、同49、同81、同82、同83、同84、同100、同109、同121、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ベーシックレッド1、同2、同9、同12、同13、同14、同15、同17、同18、同22、同23、同24、同27、同29、同32、同34、同35、同36、同37、同38、同39、同40等のマゼンタ染料等、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ロータミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどが用いられる。
イエロートナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントイエロー2、同3、同15、同16、同17、同74、同93、同97、同128、同155、同180、同185、同139等のイエロー顔料などが用いられる。
また、ブラックトナーにおいては、その着色剤として、例えば、カーボンブラック、活性炭、チタンブラック、磁性粉、Mn含有の非磁性粉などが用いられる。また、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、グリーン、ブルー顔料を混合して、ブラックトナーとしてもよい。
各着色剤の添加量は、結着樹脂等との混合により作製された最終的なトナー中で1質量%以上20質量%以下の範囲であることが望ましい。
トナー粒子に含まれる離型剤としては、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、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、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、ステアリルアルコール、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;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);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が挙げられる。
これらの離型剤は、単独で、又は2種類以上を併用してもよい。トナー中の離型剤の含有量は、トナー粒子の全質量に対して、0.1質量%以上15質量%以下の範囲であることが望ましく、0.5質量%以上10質量%以下の範囲であることがより望ましい。
トナー粒子は、その他の添加剤として帯電制御剤を含んでもよい。
帯電制御剤としては、例えば、公知のカリックスアレン、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物、アゾクロム系、アゾ亜鉛系などが使用される。
その他、トナーには鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性材料を混合し磁性トナーとして使用してもよい。特に、カラートナーの場合には公知の白色の磁性粉(例えば日鉄鉱業社製)が用いられる。
本実施形態で用いるトナー粒子を製造する方法は特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法等の公知の製造法によって製造される。
‐外添剤‐
本実施形態に係るトナーは、外添剤として公知の無機粒子、有機粒子を用いることができる。
無機粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化硅素、窒化硅素などが挙げられる。さらに、有機粒子として、例えばスチレン系重合体、(メタ)アクリル系重合体、エチレン系重合体などのビニル系重合体や、エステル系、メラミン系、アミド系、アリルフタレート系などの各種重合体、フッ化ビニリデンなどのフッ素系重合体、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩などが挙げられる。
上記外添剤は、ヘンシェルミキサー等の混合機により充分混合し、外添させる。
トナー粒子と外添剤から構成されるトナーの平均円形度は0.940以上0.990以下であることが望ましい。トナーの平均円形度が0.940以上であると、キャリア表面にシリカ粒子が露出した際に現像剤嵩密度が上昇しやすくなり、現像剤嵩密度が良好に制御される。トナーの平均円形度が0.990以下であれば、キャリアとトナーの付着力が良好に保たれ、現像剤嵩密度が良好に制御される。
なお、トナーの平均円形度は、例えばフロー式粒子像分析装置FPIA−3000(シスメックス(株)製)にて測定される。
トナーの平均円形度は公知の方法で制御される。例えば、混練粉砕法にて得られた粒子を、熱処理、および/または、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)等の機械的衝撃力による処理等を施すことによりトナー形状の球形化を制御することで平均円形度が調整される。また、結着樹脂を乳化させ、形成された分散液と、着色剤、離型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凝集法;結着樹脂を得るための単量体、着色剤、離型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、着色剤、離型剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等の湿式製法によっても容易に制御される。
トナーの体積平均粒径は、高画質化の観点から、2μm以上10μm以下が望ましく、2.5μm以上9μm以下がより望ましく、3μm以上8μm以下が更に望ましい。本実施形態の現像剤であれば小径のトナーを使用した場合でも現像剤嵩密度が好適に制御される。
<現像剤>
本実施形態の静電荷像現像用現像剤は、それぞれ前述したトナー及びキャリアを混合することにより得られる。
現像剤中のトナーの含有量は、現像剤100質量部に対し、2.0質量部以上20質量部以下が望ましい。現像剤中のトナーの含有量が上記範囲内であると、十分な画像濃度が得られ、カブリやトナー飛散が抑制される。現像剤中のトナーの含有量は、現像剤100質量部に対し、2.5質量部以上16質量部以下がより望ましく、3.0質量部以上14質量部以下が更に望ましい。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、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、前述した本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤を収容し、前記像保持体の表面に形成された静電荷像を前記現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段に収容されている前記現像剤中のトナー濃度の変化を前記現像剤の透磁率変化として検知し、前記現像剤中のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段と、前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体の表面に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を備える。
図8は、本実施形態に係る画像形成装置の基本構成の一例を概略的に示している。図8に示す画像形成装置100は、電子写真感光体(像保持体)107と、電子写真感光体107を帯電させる帯電装置108と、帯電装置108に接続された電源109と、帯電装置108により帯電される電子写真感光体107を露光して静電潜像を形成する露光装置110と、露光装置110により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置(現像手段)111と、現像装置111により形成されたトナー像を被転写体500に転写する転写装置(転写手段)112と、転写後に電子写真感光体107に残留しているトナーを除去するクリーニング装置113と、除電器114と、定着装置(定着手段)115とを備える。
除電器114が設けられていない画像形成装置であってもよい。また、図8の画像形成装置100では、帯電装置108が接触型の帯電器となっているが、非接触型の帯電器であってもよい。
図9は、現像装置111の構成の一例を概略的に示している。図9に示される現像装置111は、電子写真感光体107に隣接して配設され、現像剤を収容する現像剤ハウジング10と、現像剤ハウジング10の内部において、電子写真感光体107に隣接するように軸線の周りに回転するように配設された現像ロール12とを備える。現像ハウジング10内には、本実施形態に係る前記キャリアとトナーとで構成される二成分系現像剤Dが収容されており、攪拌パドル14、攪拌スクリュー16が回転駆動されることで、トナーとキャリアとが攪拌されてトナーがキャリアに静電吸着する。そして、キャリアにトナーが付着した現像剤は、磁性を有する現像剤搬送ロール18に磁力で吸着されて現像ロール12へ搬送され、マグネットロールである現像ロール12に磁力で吸着される。そして、電子写真感光体107に面した現像ロール12に現像バイアスが印加されて、トナーが、現像ロール12から電子写真感光体107上のレーザーが照射された部分に転移する。
現像剤ハウジング10の上方には、トナー補給装置22が配設されている。トナー補給装置22は、補給用トナーTを収容するトナーカートリッジ24と、トナーカートリッジ24と現像剤ハウジング10とを接続するとともに開閉するように形成されたカートリッジ補給流路26とを備える。トナーカートリッジ24に収容されたトナーは、カートリッジ補給流路26を通って現像剤ハウジング10に補給される。
トナー濃度制御手段は以下のように作用する。
現像剤ハウジング10の底面近傍における現像ロール12に対向する側には、前記現像剤の透磁率を測定して現像剤トナー濃度を求める透過率測定機構(ATCセンサー)20が配設されている。ATCセンサー20によって、現像剤ハウジング10内に収容された現像剤Dの透磁率を検出することにより、現像剤Dのトナー濃度(=[トナー/(トナー+キャリア)]×100)に対応する検出信号を画像形成装置の制御部(図示省略)へ出力する。
検出された検出値が現像剤トナー基準濃度よりも低いときには、前記トナー補給手段によって現像器にトナーを補給する。現像剤ハウジング10内で循環している現像剤Dは、そのトナー濃度が、例えば現像剤100質量部に対し、2.0質量部以上20質量部以下の範囲内で設定されている。
現像剤ハウジング10内には本実施形態に係る現像剤が収容されるので、ATCセンサー20が実状に沿った透磁率に基づいてトナー濃度を正確に測定してトナー制御を行う。このため、現像器内のトナー濃度は安定し、低密度画像から高密度画像に画像パターンが変化する場合でも、特に高湿下で画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される。
図10は本実施形態の画像形成装置の他の例の基本構成を概略的に示している。図10に示す画像形成装置200は、中間転写方式のカラー画像を形成する画像形成装置である。
画像形成装置200は、ハウジング400内において4つの電子写真感光体(像保持体)401a,401b,401c,401dが中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。電子写真感光体401a,401b,401c,401dは、例えば、電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成する。
画像形成を行う際に電子写真感光体401a,401b,401c,401dはそれぞれ回転し、その回転方向に沿って帯電ロール402a,402b,402c,402d、現像装置404a,404b,404c,404d、1次転写ロール410a,410b,410c,410d、クリーニングブレード415a,415b,415c,415dが配置されている。現像装置(現像手段)404a,404b,404c,404dのそれぞれにはトナーカートリッジ405a,405b,405c,405dに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のトナーが供給される。また、1次転写ロール(転写手段)410a,410b,410c,410dはそれぞれ中間転写ベルト409を介して電子写真感光体401a,401b,401c,401dに接触している。
さらに、ハウジング400内には露光装置403が配置されており、露光装置403から出射された光ビームが帯電後の電子写真感光体401a,401b,401c,401dの表面に照射される。これにより、電子写真感光体401a,401b,401c,401dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。
中間転写ベルト409は、駆動ロール406、背面ロール408及支持ロール407により予め定めた張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転する。また、2次転写ロール413は、中間転写ベルト409を介して背面ロール408と接するように配置されている。背面ロール408と2次転写ロール413との間を通った中間転写ベルト409は、例えば駆動ロール406の近傍に配置されたクリーニングブレード416により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。
また、ハウジング400内にはトレイ(被転写体トレイ)411が設けられており、トレイ411内の紙などの被転写体500が移送ロール412により中間転写ベルト409と2次転写ロール413との間、さらには対向する2個の定着ロール414の間に順次移送された後、ハウジング400の外部に排紙される。
図10に示す画像形成装置200においても、現像装置404a,404b,404c,404dは、それぞれ図9に示す現像装置で構成され、現像剤ハウジング10内に、本実施形態に係るキャリアを含む二成分系現像剤を収容する。本実施形態の画像形成装置は、現像剤ハウジング10内で画像パターンの変化に伴う現像剤の嵩密度の変化が抑制されるため、ATCセンサー20が正しい透磁率、すなわち正確なトナー濃度が測定され、実状に即したトナー濃度の制御が行われる。このため、現像器内のトナー濃度は安定し、特に高湿下で画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される。
<プロセスカートリッジ及びプロセスカートリッジ>
本実施形態に係るトナーカートリッジは、前記した本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、画像形成装置に着脱される。
また、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、像保持体と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を前記の本実施形態に係る静電荷像現像剤によって現像してトナー像を形成する現像手段とを備え、画像形成装置に着脱される。
図11は、本実施形態の静電潜像現像用現像剤を収容するプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ300は、感光体207とともに、帯電ローラ208、現像装置211、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)213、露光のための開口部218、及び、除電露光のための開口部217を取り付けレール216を用いて組み合わせて一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジ300は、転写装置212と、定着装置215と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。なお、500は記録紙(被転写体)である。
図11で示すプロセスカートリッジ300では、本実施形態に係る現像剤を収容した現像装置211のほかに、帯電装置208、クリーニング装置(クリーニング手段)213、露光のための開口部218、及び、除電露光のための開口部217を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせればよい。例えば、本実施形態のプロセスカートリッジでは、現像装置211のほかには、像保持体207、帯電装置208、及びクリーニング装置(クリーニング手段)213からなる群から選択される少なくとも1種を備えた構成が採用される。
上記した画像形成装置、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジのいずれにおいても、本実施形態に係る現像剤を用いることにより、例えば低密度画像から高密度画像に画像パターンが変化し、特に高湿下で画像密度が高い画像を連続的に形成するときの画像濃度の低下が抑制される。
以下、実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
(球状シリカ1の作製)
水、メタノール、アンモニア水を十分混合した後、加熱しながらテトラメトキシシランとアンモニア水を滴下した。次に、反応により得られたシリカゾル懸濁液にヘキサメチルジシラザン(HMDS)を添加して疎水化処理を行い、シリカゾルを乾燥してシリカ粒子を得た。その後、シリカ粒子を粉砕することにより、球状化度=0.88、体積平均粒径0.110μmの球状シリカ粒子1を得た。
(球状シリカ2の作製)
テトラメトキシシランの滴下量と反応温度を調整することにより、球状化度=0.91、体積平均粒径が0.045μmの球状のシリカ粒子2を得た。
(球状シリカ3の作製)
テトラメトキシシランの滴下量と反応温度を調整することにより、球状化度=0.91、体積平均粒径が0.057μmの球状のシリカ粒子3を得た。
(球状シリカ4の作製)
テトラメトキシシランの滴下量と反応温度を調整することにより、球状化度=0.85、体積平均粒径が0.290μmの球状のシリカ粒子4を得た。
(球状シリカ5の作製)
テトラメトキシシランの滴下量と反応温度を調整することにより、球状化度=0.85、体積平均粒径が0.340μmの球状のシリカ粒子5を得た。
(球状シリカ6の作製)
テトラメトキシシランの滴下量と反応温度を調整することにより、球状化度=0.90、体積平均粒径が0.065μmの球状のシリカ粒子6を得た。
(球状シリカ7の作製)
テトラメトキシシランの滴下量と反応温度を調整することにより、球状化度=0.87、体積平均粒径が0.230μmの球状のシリカ粒子7を得た。
(被覆層形成用溶液A−1の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液A−1を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.8部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):1.1部
球状シリカ粒子1:0.1部
(被覆層形成用溶液B−1の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液B−1を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.8部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):0.4部
球状シリカ粒子1:0.8部
<キャリア1の作製>
MnO換算で30mol%、MgO換算で9.5mol%、Fe換算で60mol%、SrO換算で0.5mol%になるように各原材料を適量配合し、水を加え、湿式ボールミルで10時間粉砕、混合し、乾燥させた。900℃で4時間保持した後、湿式ボールミルで24時間粉砕を行ったスラリーを造粒して乾燥した。酸素濃度2%雰囲気の中で1,250℃で6時間保持した後、解砕し、粒度調整を行い、マンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを得た。
マンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−1を25部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を102部と被覆層形成用溶液B−1を15部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア1を得た。
得られたキャリア1について、被覆層に存在する球状シリカ粒子のうち、表面から厚み方向に0.2μmの範囲内に存在する球状シリカ粒子の個数割合:ns(%)、被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲外に存在する球状シリカ粒子の個数割合:nc(%)、球状シリカ粒子の体積平均粒径:Di(μm)、被覆層の膜厚:h(μm)をそれぞれ測定した。
具体的には、得られたキャリア1をエポキシ樹脂により包埋し、十分硬化した後に、キャリア断面が観察されるようにダイヤモンドナイフによって切断した。このようにして得られたサンプルを走査型電子顕微鏡によって観察し、観察画像中のシリカ粒子すべてに対して、観察画像によって、キャリア粒子表面とシリカ粒子との最短距離を求めた。この最短距離が0.2μm以下であれば、樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲内に存在する粒子としてカウントし、0.2μmより大きい場合には樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲外に存在する粒子としてカウントした。これを10個のキャリア粒子に対して、それぞれ樹脂被覆層の表面から厚み方向に0.2μmの範囲内のシリカの個数と範囲外のシリカの個数を求め、その結果からnsとncを算出した。なお、画像中の粒子がシリカであるかどうかは観察画像に対しX線分光器(EDX)で元素分析をおこない、Si元素でマッピングをすることで確認した。
球状シリカ粒子の体積平均粒径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−910)を用いて測定し、50%径(D50v)を求めた。
樹脂被覆層の膜厚hは、前述した式(B)により求めた。
測定の結果、キャリア1のnc/nsは0.28であった。また、Di=0.11、h=0.75、Di/h=0.15である。
<トナー1の作製>
[ポリエステル樹脂微粒子分散液の調製]
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:15モル%
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:35モル%
テレフタル酸:50モル%
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ、精留塔を備えたフラスコに上記組成比のモノマーを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内がばらつきなく撹拌されていることを確認した後、ジブチル錫オキサイドの1.0重量%を投入した。更に生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃で更に2.5時間脱水縮合反応を継続し、ガラス転移温度が62℃、重量平均分子量(Mw)18,000であるポリエステル樹脂を得た。
得られたポリエステル樹脂を溶融状態にて、キャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクに試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、体積平均粒径160nm、固形分20質量%のポリエステル樹脂分散液を得た。
[着色剤分散液の調製]
カーボンブラック(#25B、三菱化学(株)製):20部
アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製):2部
イオン交換水:80部
上記の成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006、(株)スギノマシン製)により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20質量%の着色剤粒子分散液を得た。
[ワックス分散液の調製]
エステルワックス(商品名:WEP5F:日油(株)製):20部
アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC):2部
イオン交換水:80部
とを混合し、100℃に加熱して、IKA社製ウルトラタラックスT50にて十分分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径200nm、固形分20質量%の離型剤分散液を得た。
非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液:70部
着色剤分散液:6部
ワックス分散液:6部
イオン交換水:100部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中に入れて、ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した。次いで、これに硫酸アルミニウム0.4部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。さらに加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら57℃まで加熱した。57℃で3時間保持した後、ポリエステル樹脂微粒子分散液を緩やかに18部追加した。
その後、0.5N水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.5にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら90℃まで加熱し、系内のpHを6.5にして3時間保持した。
反応終了後、冷却し、濾過し、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施した。これを更に40℃のイオン交換水3リットルに再分散し、15分間、300rpmで攪拌・洗浄した。
これを更に5回繰り返し、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い、次いで真空乾燥を12時間実施し体積平均粒径D50が4.9μmのトナー母粒子を得た。このトナー母粒子100質量部と、ジメチルシリコーンオイル処理シリカ微粒子(日本アエロジル社製、商品名:RY200)1.1質量部をヘンシェルミキサーによりトナー1を得た。
得られたトナーの平均円形度を、フロー式粒子像分析装置FPIA−3000(シスメックス(株)製)にて測定した。
<現像剤1の作製>
上記のようにして得たトナー1を8部、キャリア1を92部、Vブレンダーにて混合し、現像剤1を得た。
<評価方法>
富士ゼロックス(株)製495J Continuous Feedを現像剤保持体の周速が可変となるように改造した改造機を用いて評価を行った。この改造機は、トナー濃度を透磁率によって制御する機構を有している。
上記改造機を温度28℃、湿度80%の高湿環境にて、画像密度0.4%の画像をA4換算で4万枚相当プリントした。さらに画像密度45%の画像をA4換算で4万枚相当プリントした。
このときの画像密度45%画像を500枚、1,000枚、5,000枚、10,000枚、40,000枚プリント後のベタ画像の画像濃度を測定し、画像濃度の最大値と最小値との差を求め、以下の基準で画像濃度の安定性を判断した。
なお、画像濃度は、X−Rite 分光測色計938(エックスライト社製)により測定した。
◎:濃度の最大値と最小値の差が0.05以下であり、画像濃度安定性が非常に良好である。
○:濃度の最大値と最小値の差が0.05を超え0.10以下であり、画像濃度安定性が良好である。
△:濃度の最大値と最小値の差が0.10を超え0.15以下であり、画像濃度安定性は許容されるレベルである。
×:濃度の最大値と最小値の差が0.15より大きく、画像濃度安定性に問題がある。
評価結果を下記表1に示す。
<実施例2>
<キャリア2の作製>
キャリア1の作製において、被覆層形成用溶液A−1添加量を25部から16部、被覆層形成用溶液B−1添加量を15部から24部に変更した以外は同様にしてキャリア2を作製した。
<現像剤2の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア2に変更した以外は同様にして現像剤2を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例3>
(被覆層形成用溶液A−2の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液A−2を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.6部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):1.1部
球状シリカ粒子1:0.3部
(被覆層形成用溶液B−2の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液B−2を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.9部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):0.4部
球状シリカ粒子1:0.7部
<キャリア3の作製>
キャリア1の作製において、被覆層形成用溶液A−1を被覆層形成用溶液A−2に、被覆層形成用溶液B−1を被覆層形成用溶液B−2に変更した以外は同様にしてキャリア3を作製した。
<現像剤3の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア3に変更した以外は同様にして現像剤3を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例4>
(被覆層形成用溶液A−3の作製)
被覆層形成用溶液A−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子2に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液A−3を作製した。
(被覆層形成用溶液B−3の作製)
被覆層形成用溶液B−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子2に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液B−3を作製した。
<キャリア4の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−3を20部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を102部と被覆層形成用溶液B−3を7部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア4を得た。
<現像剤4の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア4に変更した以外は同様にして現像剤4を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例5>
(被覆層形成用溶液A−4の作製)
被覆層形成用溶液A−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子3に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液A−4を作製した。
(被覆層形成用溶液B−4の作製)
被覆層形成用溶液B−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子3に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液B−4を作製した。
<キャリア5の作製>
キャリア4の作製において、被覆層形成用溶液A−3を被覆層形成用溶液A−4に、被覆層形成用溶液B−3を被覆層形成用溶液B−4に変更した以外は同様にしてキャリア5を作製した。
<現像剤5の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア5に変更した以外は同様にして現像剤5を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例6>
(被覆層形成用溶液A−5の作製)
被覆層形成用溶液A−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子4に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液A−5を作製した。
(被覆層形成用溶液B−5の作製)
被覆層形成用溶液B−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子4に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液B−5を作製した。
<キャリア6の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−5を41部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を104部と被覆層形成用溶液B−5を18部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア6を得た。
<現像剤6の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア6に変更した以外は同様にして現像剤6を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例7>
(被覆層形成用溶液A−6の作製)
被覆層形成用溶液A−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子5に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液A−6を作製した。
(被覆層形成用溶液B−6の作製)
被覆層形成用溶液B−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子5に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液B−6を作製した。
<キャリア7の作製>
キャリア6の作製において、被覆層形成用溶液A−5を被覆層形成用溶液A−6に、被覆層形成用溶液B−5を被覆層形成用溶液B−6に変更した以外は同様にしてキャリア7を作製した。
<現像剤7の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア7に変更した以外は同様にして現像剤7を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例8>
(被覆層形成用溶液A−7の作製)
被覆層形成用溶液A−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子6に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液A−6を作製した。
(被覆層形成用溶液B−7の作製)
被覆層形成用溶液B−1の作製において、球状シリカ粒子1を球状シリカ粒子6に変更した以外は同様にして被覆層形成用溶液B−6を作製した。
<キャリア8の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−7を15部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を102部と被覆層形成用溶液B−7を5部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア8を得た。
<現像剤8の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア8に変更した以外は同様にして現像剤8を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例9>
<キャリア9の作製>
キャリア8の作製において、被覆層形成用溶液A−7の添加量を15部から16部、被覆層形成用溶液B−7の添加量を5部から7部に変更した以外は同様にしてキャリア9を得た。
<現像剤9の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア9に変更した以外は同様にして現像剤9を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例10>
(被覆層形成用溶液A−8の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液A−8を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.8部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):1.16部
球状シリカ粒子6:0.04部
(被覆層形成用溶液B−8の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液B−8を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.7部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):0.4部
球状シリカ粒子6:0.9部
<キャリア10の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−8を44部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を104部と被覆層形成用溶液B−8を15部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア10を得た。
<現像剤10の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア10に変更した以外は同様にして現像剤10を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例11>
<キャリア11の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−8を64部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を106部と被覆層形成用溶液B−8を16部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア11を得た。
<現像剤11の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア11に変更した以外は同様にして現像剤11を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例12>
(被覆層形成用溶液A−9の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液A−9を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.8部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):1.18部
球状シリカ粒子7:0.02部
(被覆層形成用溶液B−9の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液B−9を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.5部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):0.5部
球状シリカ粒子7:1.0部
<キャリア12の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−9を78部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を108部と被覆層形成用溶液B−9を18部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア12を得た。
<現像剤12の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア12に変更した以外は同様にして現像剤12を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例13>
<キャリア13の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−9を92部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を109部と被覆層形成用溶液B−9を21部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア13を得た。
<現像剤13の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア13に変更した以外は同様にして現像剤13を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例14>
(被覆層形成用溶液A−10の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液A−10を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.8部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):1.14部
球状シリカ粒子7:0.06部
(被覆層形成用溶液B−10の作製)
下記組成の成分を60分間スターラーにて攪拌/分散し、被覆層形成用溶液B−10を調製した。
トルエン:90部
スチレン−メタクリレート共重合体(共重合比:75/25):8.8部
カーボンブラック(Vulcan XC72、キャボット社製):0.4部
球状シリカ粒子7:0.8部
<キャリア14の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−10を22部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。
次いで、この磁性粒子を102部と被覆層形成用溶液B−10を10部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、−65kPaで5分間、−70kPaで3分間攪拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア14を得た。
<現像剤14の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア14に変更した以外は同様にして現像剤14を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例15>
<キャリア15の作製>
キャリア14の作製において、被覆層形成用溶液A−10の添加量を22部から20部、被覆層形成用溶液B−10の添加量を10部から9部に変更した以外は同様にしてキャリア15を得た。
<現像剤15の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア15に変更した以外は同様にして現像剤15を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例16>
<トナー2の作製>
トナー1の作製において90℃の保持時間を3時間から1時間に変更した以外は同様にして、体積平均粒径D50が4.9μm、平均円形度0.932のトナー2を得た。
<現像剤16の作製>
現像剤1の作製においてトナー1をトナー2に変更した以外は同様にして現像剤16を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例17>
<トナー3の作製>
トナー1の作製において90℃のpHを6.5から6.7に変更した以外は同様にして、体積平均粒径D50が4.9μm、平均円形度0.944のトナー3を得た。
<現像剤17の作製>
現像剤1の作製においてトナー1をトナー3に変更した以外は同様にして現像剤17を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例18>
<トナー4の作製>
トナー1の作製において90℃の保持時間を3時間から5時間に変更した以外は同様にして、体積平均粒径D50が4.9μm、平均円形度0.987のトナー4を得た。
<現像剤18の作製>
現像剤1の作製においてトナー1をトナー4に変更した以外は同様にして現像剤18を得た。評価結果を表1に示す。
<実施例19>
<トナー5の作製>
トナー1の作製において90℃の保持時間を3時間から6時間に変更した以外は同様にして、体積平均粒径D50が4.9μm、平均円形度0.992のトナー5を得た。
<現像剤19の作製>
現像剤1の作製においてトナー1をトナー5に変更した以外は同様にして現像剤19を得た。評価結果を表1に示す。
<比較例1>
<キャリア16の作製>
キャリア1の作製において得られたマンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト粒子Aを100部と被覆層形成用溶液A−1を40部とを真空脱気型ニーダに入れ、90℃で30分間攪拌した後、30分間、−96kPaで乾燥した。これを冷却した後に目開き75μmの篩にて凝集による粗大粉を除去し、体積平均粒径が28μmのキャリア16を得た。
<現像剤16の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア16に変更した以外は同様にして現像剤16を得た。評価結果を表1に示す。
<比較例2>
<キャリア17の作製>
キャリア16の作製において、被覆層形成用溶液A−1を被覆層形成用溶液B−1に変更した以外は同様にしてキャリア17を得た。
<現像剤17の作製>
現像剤1の作製においてキャリア1をキャリア17に変更した以外は同様にして現像剤17を得た。評価結果を表1に示す。
1 キャリア
2 芯材
3 樹脂被覆層
4、4A、4B、4C、4D 球状シリカ粒子
10 現像剤ハウジング
12 現像ロール
14 攪拌パドル
16 攪拌スクリュー
18 現像剤搬送ロール
20 ATCセンサー(トナー濃度制御手段)
100、200 画像形成装置
107、401a、401b、401c、401d 電子写真感光体(像保持体)
108、402a、402b、402c、402d 帯電装置(帯電手段)
110、403 露光装置(静電潜像形成手段)
111、404a、404b、404c、404d 現像装置(現像手段)
112、212 転写装置(転写手段)
115、414 定着装置(定着手段)
216 取り付けレール
217 除電露光のための開口部
218 露光のための開口部
300 プロセスカートリッジ
500 被転写体

Claims (9)

  1. 磁性金属又は磁性酸化物からなる芯材と、
    前記芯材を被覆し、樹脂、導電材、及び球状シリカ粒子を含み、前記球状シリカ粒子が表面側に偏在している樹脂被覆層と、を有する静電荷像現像用キャリア。
  2. 前記樹脂被覆層の膜厚が0.4μm以上2.0μm以下であり、前記樹脂被覆層に存在する前記球状シリカ粒子のうち、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲内に存在する前記球状シリカ粒子の個数割合をns(%)、前記樹脂被覆層の表面から厚み方向に沿って0.2μmの範囲外に存在する前記球状シリカ粒子の個数割合をnc(%)としたとき、nc/ns≦0.5である請求項1に記載の静電荷像現像用キャリア。
  3. 前記球状シリカ粒子の体積平均粒径をDi(μm)、前記樹脂被覆層の膜厚をh(μm)としたときに下記式(1)から(3)を全て満たす請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用キャリア。
    0.05≦Di≦0.30 (1)
    0.4≦h≦2.0 (2)
    0.05≦Di/h≦0.40 (3)
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の静電荷像現像用キャリアと、トナーとを含む静電荷像現像用現像剤。
  5. 前記トナーが、結着樹脂、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子と、外添剤とを含み、該トナーの平均円形度が0.94以上0.99以下である請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤。
  6. 請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  7. 請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤を収容すると共に、像保持体の表面に形成された静電潜像を前記現像剤により現像してトナー像を形成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。
  8. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
    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4又は請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤を収容し、前記像保持体の表面に形成された静電荷像を前記現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記現像手段に収容されている前記現像剤中のトナー濃度の変化を前記現像剤の透磁率変化として検知し、前記現像剤中のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段と、
    前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体表面に転写する転写手段と、
    前記被転写体の表面に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、
    を備えた画像形成装置。
  9. 像保持体の表面を帯電させる帯電工程と、
    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、
    前記像保持体の表面に形成された静電荷像を請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
    前記現像剤中のトナー濃度の変化を前記現像剤の透磁率変化として検知し、前記現像剤中のトナー濃度を制御するトナー濃度制御工程と、
    前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、
    前記被転写体の表面に転写された前記トナー像を定着する定着工程と、
    を備えた画像形成方法。
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