JP5949508B2 - 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
このように電子写真法等に使用される乾式現像剤は、結着樹脂に着色剤等を配合したトナーを単独で用いる一成分現像剤と、そのトナーにキャリアを混合した二成分現像剤とに大別される。
特許文献2には、表面が樹脂により被覆されている樹脂被覆キャリアにおいて、被覆樹脂を構成する成分がフッ素原子を含む特定の構造を有してな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。
特許文献3には、磁性材料を芯材とし、芯材表面を樹脂硬化被覆した現像剤用キャリアにおいて、トナーとの摩擦帯電を繰り返した時の帯電量が1.0≦C2/C1≦1.3 (I)を満足することを特徴とする現像剤用キャリア(式(I)中、C1はトナーとキャリアとからなる現像剤の帯電量、C2はC1の測定後に現像剤から分離されたキャリアと、前記トナーと同一のトナーとの混合物を攪拌させて測定した摩擦帯電量を表す。)が開示されている。
特許文献5には、少なくとも結着樹脂および有機着色剤を含むトナーとキャリアとを含む二成分現像剤に用いられ、上記トナーに含有されている荷電制御剤が制御する電荷と同極性の電荷を制御する荷電制御剤と、導電性粒子と、を含む被覆層を芯材表面に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7には、少なくとも磁性体、ポリエステル結着樹脂および荷電制御剤からなる磁性体分散型キャリアであって、該ポリエステル結着樹脂の水酸基価が20〜50mgKOH/gでありかつ前記荷電制御剤がCr元素を含有する化合物であることを特徴とする静電潜像現像用キャリアが開示されている。
特許文献10には、少なくともトナーとキャリアから成る現像剤に使用される電子写真用キャリアにおいて、(1)該現像剤に使用されるキャリアが磁性体粉末を分散させて成る磁性体分散型樹脂微粒子であり、(2)該キャリアが、比抵抗が23℃、50%RHの条件で1013Ωcm以上の樹脂により被覆されており、(3)該被覆樹脂層に荷電制御剤が含有されており、(4)キャリアの平均粒径が100μm以下であり、(5)キャリアの比抵抗が1012Ωcm以上であり、(6)更にキャリアコア材表面の樹脂被覆率が90以上のキャリア粒子が全体の80個数%以上を占める、ことを特徴とする電子写真用キャリアが開示されている。
請求項1の発明は、磁性粒子と、前記磁性粒子を被覆し、下記一般式(A)で表される構造を有する添加剤を含む被覆樹脂層と、を有する静電荷像現像用キャリア。
(式(A)中、R1〜R5のうちいずれか1つはOH基で、他は各々独立して水素原子又はアルキル基であり、かつ、R6〜R10のうちいずれか1つはOH基で、他は各々独立して水素原子又はアルキル基である。)
請求項3の発明によれば、前記式(A)中のR3及びR8以外にOH基を有する場合に比べ、明度の変動がより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の発明は、前記アルキル基が全てt−ブチル基でない場合に比べ、低いエリアカバレッジで画像を連続して形成した時に生じる明度の変動がより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5の発明によれば、キャリアの被覆樹脂層が前記一般式(A)で表される構造を有する添加剤を含まない場合に比べ、画像密度に関わらず画像を連続して形成したときに生じる明度の変動が抑制される静電荷像現像剤が提供される。
請求項6、7の発明によれば、現像剤を構成するキャリアの被覆樹脂層が前記一般式(A)で表される構造を有する添加剤を含まない場合に比べ、画像密度に関わらず画像を連続して形成したときに生じる明度の変動が抑制されるプロセスカートリッジ、画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリア(以下、適宜、キャリアと称する)は、磁性粒子と、磁性粒子を被覆し、下記一般式(A)で表される構造を有する添加剤(以下、適宜、添加剤Aと称する)を含む被覆樹脂層と、を有して構成されている。
式(A)中に存在するOH基は、立体障害の影響が少なくなる観点から、R3及びR8に位置することが望ましい。また、式(A)中にアルキル基が存在する場合、アルキル基の炭素数は1以上6以下であることが望ましい。また、アルキル基の数が多すぎると立体障害となってOH基の効果が妨げられると考えられるため、式(A)中に存在するアルキル基の数は2以上4以下であることが望ましい。
また、式(A)中に存在するアルキル基は、直鎖状よりも分岐状のものが好ましく、t−ブチル基であることが特に望ましい。t−ブチル基は電子供与基であり、負帯電がより安定化するのため効果が高まると考えられる。そのため、式(A)中に存在するアルキル基がt−ブチル基であることが好ましい。
被覆樹脂層に添加し得る導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、各種金属粉、酸化チタン、酸化すず、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物が挙げられる。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、製造安定性、コスト、導電性等の良好な点で、カーボンブラック粒子が望ましい。カーボンブラックの種類としては、特に制限はないが、DBP吸油量が50ml/100g以上250ml/100g以下程度であるカーボンブラックが製造安定性に優れて望ましい。
具体的な方法としては、芯材を被覆樹脂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、磁性粒子を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆樹脂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磁性粒子と被覆樹脂層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
溶剤可溶の被覆樹脂の場合は、精量したキャリアを可溶溶剤(例えば、トルエン)に溶解させ、磁性粉を磁石で保持し、被覆樹脂が溶解した溶液を洗い流す。これを数度繰り返す事により、被覆樹脂が取り除かれた磁性粉が残る。乾燥させ、磁性粉の質量を測定し、差分をキャリア量で割る事により被覆量が算出される。
具体的には、キャリア20.0gを計り取り、ビーカーに入れ、トルエン100gを加え攪拌翼で10分攪拌する。ビーカーの底に磁石をあて、芯材(磁性粉)が流れ出さないようにトルエンを流す。これを4回繰り返し、洗い流した後のビーカーを乾燥させる。乾燥後磁性粉量を測定し、式[(キャリア量−洗浄後の磁性粉量)/キャリア量]で被覆量を算出する。
一方、溶剤不溶の被覆樹脂の場合は、Rigaku社製Thermo plus EVOII 差動型示差熱天秤 TG8120を用い、窒素雰囲気下で、室温(25℃)以上1000℃以下の範囲で加熱し、その質量減少から被覆量を算出する。
キャリアについて、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer(ベックマン−コールター社製)測定装置を用いて、粒度分布を測定する。電解液としては、ISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用する。測定する粒子数は50,000である。
そして、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、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を「体積平均粒径」と定義する。
本実施形態に係る静電荷像現像剤(以下、適宜、現像剤と称する)は、上述したキャリアとトナーとを含んで構成される。
本実施形態に係る現像剤を構成するトナーは、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含むトナー粒子で構成される。
ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分との中から好適なものを選択して組合せ、例えば、エステル交換法又は重縮合法等、従来公知の方法を用いて合成することで得られる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が挙げられ、具体的には、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挙げられる。
測定法としては、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%水溶液2ml中に、測定試料を0.5乃至50mg加え、これを前記電解液100乃至150ml中に添加する。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、粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000である。
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、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を体積平均粒径と定義する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を概略的に示している。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(静電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、記録紙P(被転写体の一例)に電子写真感光体10上のトナー像を転写させる転写装置50(転写手段の一例)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(トナー除去手段の一例)とを備える。
そして、本実施形態に係る画像形成装置101は、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60が設けられている。
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。
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。
露光装置30としては、例えば、電子写真感光体10の表面に、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や青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。
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40としては、例えば、二成分系現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置が挙げられる。現像装置40としては、現像機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて周知の現像装置から選択される。例えば、現像装置40は、二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用いて電子写真感光体10に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。現像装置40は、中でも現像剤を表面に保持した現像ローラを用いるものがよい。
転写装置50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。
クリーニング装置70は、例えば、筐体71と、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クリーニングブラシ73と、を含んで構成されている。また、クリーニングブラシ73には、例えば、固形状の潤滑剤74が接触して配置されている。
本実施形態に係るプロセスカートリッジ101Aの構成は、これに限られず、少なくとも、前記した現像剤を収容した現像装置40を備えてえればよく、その他、例えば、電子写真感光体10、帯電装置20、露光装置30、転写装置50、及びクリーニング装置70から選択される少なくとも一つを備えた構成としてもよい。
なお、特に断りがない限り、「部」とは「質量部」、{%}とは「質量%」を意味する。
シクロヘキシルアクリレート樹脂(重量平均分子量5万) 36質量部
カーボンブラック VXC72(キャボット社製) 4質量部
4,4’−ジチオビス(2,6’−ジ−tert−ブチルフェノール)0.4質量部
トルエン 250質量部
イソプロピルアルコール 50質量部
コート液1の調製で添加剤の4,4’−ジチオビス(2,6’−ジ−tert−ブチルフェノール)を2,2’−ジチオビス[6−(1,1’−ジメチルエチル)−4−メチルフェノール](CAS No.1620−66−2)に変える以外は同様にしてコート液2を調製した。
コート液1の調製で添加剤の4,4’−ジチオビス(2,6’−ジ−tert−ブチルフェノール)を4,4’−ジチオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)(CAS No.2664−38−2)に変える以外は同様にしてコート液3を調製した。
コート液1の調製で添加剤の4,4’−ジチオビス(2,6’−ジ−tert−ブチルフェノール)を添加しない以外は同様にしてコート液4を調製した。
コート液1の調製で添加剤の4,4’−ジチオビス(2,6’−ジ−tert−ブチルフェノール)をボントロンE304(オリエント化学社製)に変更する以外は同様にしてコート液5を調製した。
コート液1の調製で添加剤の4,4’−ジチオビス(2,6’−ジ−tert−ブチルフェノール)を4,4’−ジクロロジフェニルジスルフィド(CAS No.1142−19−4)に変更する以外は同様にしてコート液6を調製した。
真空脱気型5Lニーダーに同和鉱業株式会社製 DFC350(平均粒径:35μm)を2000g入れ、更にコート液1を560g入れ、攪拌しながら、60℃にて−200mmHgまで減圧し15分混合した。その後、昇温/減圧させ94℃/−720mHgで30分間攪拌乾燥させ、コート粒子を得た。次に75μmメッシュの篩分網で篩分を行い、キャリア1を得た。
キャリア1の作製においてコート液1をそれぞれコート液2、3、4、5、6に変更した以外はキャリア1の作製と同様にしてキャリア2、3、4、5、6をそれぞれ作製した。
シアン顔料:銅フタロシアニンB15:3(大日精化社製) 50質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬社製) 5質量部
イオン交換水 200質量部
上記各成分を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤分散液1を得た。
堀場製作所製粒度測定器LA−700にて体積平均粒径を測定したところ160nmであった。
パラフィンワックス:HNP−9(日本精鑞社製) 19質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬社製) 1質量部
イオン交換水 80質量部
上記各成分を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分、攪拌を行った。次いで、容器底部より溶融液をゴーリンホモジナイザーへと流通し、5MPaの圧力条件のもと、3パス相当の循環運転を行った。その後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤分散液1を得た。
堀場製作所製粒度測定器LA−700にて体積平均粒径を測定したところ240nmであった。
(油層)
スチレン(和光純薬(株)製) 30質量部
アクリル酸n−ブチル(和光純薬(株)製) 10質量部
β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製) 1.3質量部
ドデカンチオール(和光純薬(株)製) 0.4質量部
イオン交換水 17質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製) 0.4質量部
イオン交換水 40質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製) 0.05質量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(和光純薬(株)製) 0.4質量部
反応容器に上記水層2の成分を投入し、容器内を窒素で十分に置換し、攪拌をしながらオイルバスで反応系内が75℃になるまで加熱した。
さらに反応容器内に上記の単量体乳化分散液を3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後更に75℃で重合を継続し、3時間後に重合を終了させた。
示差走査熱量計(DSC−50島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移点を測定したところ52℃であった。
分子量測定器(HLC−8020東ソー社製)を用い、THF(テトラヒドロフラン)を溶媒として数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ13,000であった。
これにより体積平均粒径250nm、固形分42%、ガラス転移点52℃、数平均分子量Mnが13,000の樹脂粒子分散液1を得た。
樹脂粒子分散液1 150質量部
着色剤粒子分散液1 30質量部
離型剤粒子分散液1 40質量部
ポリ塩化アルミニウム 0.4質量部
この洗浄操作をさらに5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5A ろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー母粒子を得た。
ルーゼックス社製のルーゼックス画像解析装置で形状観察を行ったところ、粒子の形状係数SF1は135でポテトのような歪な形状であることが観察された。
またトナーのガラス転移点は52℃であった。
富士ゼロックス社製Docu Centre Color 400改造機(トナー濃度8%固定、プリントスピード70枚/分)に、上記作製したキャリアの1種とトナーとをトナー濃度が8質量%になるようにシアン(Cyan)位置に仕込み、A4用紙にエリアカバレッジが2%になるようにソリッドパッチを10000枚プリントした。1枚目と10000枚目の明度を比較し、L*の差を求めた。
◎◎:L*の差が1.3未満
◎:L*の差1.3以上1.5未満
○:L*の差が1.5以上1.7未満
△:L*の差が1.7以上1.9未満
×:L*の差が1.9以上
キャリア1を含む現像剤を用いて上記評価を行った。
エリアカバレッジ2%の画像比較で両者のL*の差は1.2であった。
エリアカバレッジ100%の画像比較で両者のL*の差は1.4であった。
キャリア2を含む現像剤を用いて上記評価を行った。
エリアカバレッジ2%の画像比較で両者のL*の差は1.6であった。
エリアカバレッジ100%の画像比較で両者のL*の差は1.8であった。
キャリア3を含む現像剤を用いて上記評価を行った。
エリアカバレッジ2%の画像比較で両者のL*の差は1.3であった。
エリアカバレッジ100%の画像比較で両者のL*の差は1.4であった。
キャリア4を含む現像剤を用いて上記評価を行った。
エリアカバレッジ2%の画像比較で両者のL*の差は5.0であった。
エリアカバレッジ100%の画像比較で両者のL*の差は4.8であった。
キャリア5を含む現像剤を用いて上記評価を行った。
エリアカバレッジ2%の画像比較で両者のL*の差は2.8であった。
エリアカバレッジ100%の画像比較で両者のL*の差は4.6であった。
キャリア6を含む現像剤を用いて上記評価を行った。
エリアカバレッジ2%の画像比較で両者のL*の差は4.0であった。
エリアカバレッジ100%の画像比較で両者のL*の差は5.2であった。
一般式(A)中、R3及びR8がOH基である実施例1及び実施例3は、R3及びR8がOH基ではない実施例2に比べ、明度の差L*がより小さいことがわかる。
また、アルキル基が全てt−ブチル基である実施例1は、アルキル基が全てt−ブチル基ではない実施例3に比べ、エリアカバレッジ2%におけるL*の差がより小さいことがわかる。
11 筐体
20 帯電装置(帯電手段の一例)
30 露光装置(静電潜像形成手段の一例)
40 現像装置(現像手段の一例)
41 現像ロール
50 転写装置(転写手段の一例)
60 定着装置
70 クリーニング装置
71 筐体
72 クリーニングブレード
73 クリーニングブラシ
74 潤滑剤
101 画像形成装置
101A プロセスカートリッジ
P 記録紙
Claims (7)
- 磁性粒子と、
前記磁性粒子を被覆し、下記一般式(A)で表される構造を有する添加剤を含む被覆樹脂層と、
を有する静電荷像現像用キャリア。
(式(A)中、R1〜R5のうちいずれか1つはOH基で、他は各々独立して水素原子又はアルキル基であり、かつ、R6〜R10のうちいずれか1つはOH基で、他は各々独立して水素原子又はアルキル基である。) - 前記アルキル基は、炭素数が1以上6以下のアルキル基である請求項1に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記一般式(A)中、R3及びR8がOH基である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記アルキル基が全てt−ブチル基である請求項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。
- トナーと、
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の静電荷像現像用キャリアと、
を含む静電荷像現像剤。 - 請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容し、像保持体に形成された静電潜像を、前記静電荷像現像剤によりトナー像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記像保持体に形成された静電潜像を、前記静電荷像現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
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JP2014109725A (ja) | 2014-06-12 |
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