JP5949580B2 - 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、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
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Description
特許文献2には「芯材粒子と、前記芯材粒子の表面を被覆し、ポリフェニレンエーテルを含有する被覆樹脂と粒子とを含む被覆層と、を有する静電荷像現像用キャリア」が提案されている。
請求項1に係る発明は、
芯材粒子と、
前記芯材粒子の表面を被覆し、ポリフェニレンエーテル並びに、ジメチルアミノメチルアクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジブチルアミノエチルアクリレート、ジブチルアミノメチルメタクリレート、N−シクロヘキシルマレイミド及びN−フェニルマレイミドから選ばれる少なくとも1種の含窒素単量体及び下記一般式(1)で表される単量体が重合されてなる重合体を含む被覆層と、
を有する静電荷像現像用キャリア。
前記被覆層に含まれる前記ポリフェニレンエーテルと前記重合体の総量における前記ポリフェニレンエーテルの割合が60質量%以上99.4質量%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用キャリア。
請求項3に係る発明は、
前記重合体を構成する前記含窒素単量体と前記一般式(1)で表される単量体の総量における前記一般式(1)で表される単量体の割合が10質量%以上90質量%以下である、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用キャリア。
請求項4に係る発明は、
前記ポリフェニレンエーテルの数平均分子量が5000以上20000以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1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1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、画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容し、潜像保持体の表面に形成された静電潜像を前記静電荷像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。
潜像保持体と、
前記潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記潜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、
前記潜像保持体の表面に形成された前記静電荷像を請求項5に記載の静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記潜像保持体の表面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、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、
を備える画像形成装置。
潜像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電された前記潜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、
前記潜像保持体の表面に形成された前記静電荷像を請求項5に記載の静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記潜像保持体の表面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、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着工程と、
を有する画像形成方法。
請求項2に係る発明によれば、被覆層に含まれるポリフェニレンエーテルと前記重合体の総量におけるポリフェニレンエーテルの割合が前記範囲でない場合に比べ、画像濃度の変化が少なく、且つ、キャリア被覆層の剥がれがより発生しにくい静電荷像現像用キャリアが提供される。
請求項7、8、9に係る発明によれば、画像形成開始初期から画像濃度に優れ、且つ、キャリア被覆層の剥がれが発生しにくい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。
本実施形態の静電荷像現像用キャリア(以下、「キャリア」とも称する。)は、芯材粒子と、前記芯材粒子の表面を被覆する被覆層と、を有する。そして、前記被覆層は、ポリフェニレンエーテルと、含窒素単量体及び下記一般式(1)で表される単量体が重合されてなる重合体(以下、「特定含窒素重合体」とも称する。)と、を含む。
ほかに、ポリフェニレンエーテルをキャリアの被覆層用の樹脂として用いる技術がある。ポリフェニレンエーテルは、含窒素重合体に比べて、トナー・キャリア間の電荷交換性は低いが、樹脂の硬度が高く剥がれ難い。したがって、ポリフェニレンエーテルからなる被覆層で被覆されたキャリアを使用した場合、含窒素重合体からなる被覆層で被覆されたキャリアを使用した場合に比べて、現像開始初期に画像濃度が低いため(特に低温低湿下で低い傾向がある。)、ある程度の回数現像を繰り返した時点での画像濃度と差が生じてしまう場合があるが、長期に現像を繰り返したときの画像欠陥は発生しにくい。
しかし、実際にキャリアの被覆層に両者を併用することは容易ではなかった。この理由は、含窒素重合体とポリフェニレンエーテルとの相溶性が低く、キャリアの製造時に両者の混合が容易でなかったためである。
そして、本実施形態のキャリアは、特定含窒素重合体が有するトナー・キャリア間の電荷交換性の高さと、ポリフェニレンエーテルが有する硬度の高さとから、現像開始初期から優れた画像濃度を達成しつつ、且つ、現像の繰り返しによる画像欠陥が発生しにくいと推測される。
芯材粒子は、特に限定されるものではなく、キャリアの芯材粒子として用いられる公知の粒子が適用される。具体的には、磁性材料を含む磁性粒子を芯材粒子として用いてもよいし、磁性粒子が樹脂中に分散された磁性粒子分散樹脂粒子を芯材粒子として用いてもよいし、ガラスビーズ等を芯材粒子として用いてもよい。
磁性粒子に含まれる磁性材料としては、例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属;これらの磁性金属とマンガン、クロム、希土類等との合金;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。
焼結温度は、材質によって異なるが、例えば500℃以上1200℃以下であってよく、600℃以上1000℃以下であってもよい。焼結温度を低く抑える方法としては、例えば、焼結工程において、仮焼結を段階的に行う方法が挙げられ、その場合、全体の焼結にかける時間は長くしてもよい。
磁性粒子分散樹脂粒子に含まれる磁性粒子の体積平均粒径は、例えば0.05μm以上5.0μm以下であってよく、0.1μm以上1.0μm以下であってもよい。磁性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により測定される。
磁性粒子分散樹脂粒子に含まれる磁性粒子の作製方法は、例えば、磁性材料の粉末粒子に機械的せん断力等を加える方法であり、必要に応じて表面改質剤としてカップリング剤を用いて表面改質してもよい。
磁性粒子分散樹脂粒子には、目的に応じて、さらに、帯電制御剤やフッ素含有粒子等のその他の成分を含有させてもよい。
磁性粒子分散樹脂粒子の製造方法としては、例えば、バンバリーミキサーやニーダー等を用いる溶融混練法、懸濁重合法、噴霧乾燥法等が挙げられる。
ここに、芯材粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記20cm2の電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーターおよび高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、湿度50%RHとする。測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)の計算式は、下記式に示す通りである。
R=E×20/(I−I0)/L
上記式中、Rは測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、I0は印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは層の厚み(cm)をそれぞれ表す。係数20は、電極板の面積(cm2)を表す。
被覆層は、ポリフェニレンエーテルと特定含窒素重合体とを含み、必要に応じてその他の成分を含んでもよい。
ポリフェニレンエーテルと特定含窒素重合体の総量におけるポリフェニレンエーテルの割合は、70質量%以上99.4質量%以下がより望ましく、80質量%以上99.4質量%以下が更に望ましい。
被覆層に含まれるポリフェニレンエーテルと特定含窒素重合体の総量におけるポリフェニレンエーテルの割合は、キャリアの被覆層を溶出し、IR分析及びNMR分析による、構造解析とポリフェニレンエーテルに由来するエーテル結合の割合を算出することとによって確認される。
ポリフェニレンエーテルは、特に限定されず、純粋なポリフェニレンエーテルでもよく、変性ポリフェニレンエーテルでもよいが、純粋なポリフェニレンエーテルが望ましい。
変性ポリフェニレンエーテルとしては、例えば、ポリスチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリフェニレンスルファイド等の他の合成樹脂とアロイ化されたものが挙げられる。
ポリフェニレンエーテルの数平均分子量は、7000以上17000以下がより望ましく、8000以上16000以下が更に望ましい。
使用カラム:SuperAWM−H+SuperAWM−H+SuperAW3000
移動相:10mM LiBr+N−メチルピロリドン
注入量:20μl
サンプル濃度:0.1%(w/w)
特定含窒素重合体は、含窒素単量体及び前記一般式(1)で表される単量体が重合されてなる重合体であり、更にその他の単量体が重合されていてもよい。
また、上記観点に加え、電荷をより安定に保ち、現像後期にも適度な画像濃度を達成する観点で、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド等が望ましい。
前記一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1以上6以下のアルキル基を表す。
炭素数1以上6以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
前記一般式(1)中、R6は、水素原子、又は炭素数1以上3以下のアルキル基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基)が望ましく、水素原子又はメチル基がより望ましく、水素原子が更に望ましい。
前記一般式(1)で表される単量体としては、スチレンが最も望ましい。
含窒素単量体と前記一般式(1)で表される単量体の総量における前記一般式(1)で表される単量体の割合は、20質量%以上80質量%以下がより望ましく、40質量%以上70質量%以下が更に望ましい。
被覆層は、ポリフェニレンエーテルと特定含窒素重合体のほかに、その他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、例えば、ポリフェニレンエーテル及び特定含窒素重合体以外のその他の樹脂、被覆層用粒子、帯電制御剤等が挙げられる。
被覆層に含まれるその他の樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、スチレン・アクリル酸共重合体;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又はその変性品;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。
被覆層に含まれてもよい粒子(被覆層用粒子)としては、樹脂粒子や無機粒子が挙げられる。被覆層は、樹脂粒子を含むことにより、例えばキャリア全体の帯電を制御し易くなり、無機粒子を含むことにより、例えば電気抵抗の調整がし易くなる。
樹脂粒子の体積平均粒径は、例えば0.01μm以上1μm以下であってよく、0.03μm以上0.3μm以下であってもよい。
樹脂粒子の添加量は、キャリア全量に対して例えば0.01質量%以上1質量%以下であってよく、0.1質量%以上0.5質量%以下であってもよい。被覆層全量に対する樹脂粒子の含有量は、例えば10質量%以上30質量%以下であってよい。
電気抵抗を調製する目的で無機粒子を用いる場合、無機粒子の体積固有抵抗は、例えば10−4Ω・cm以上109Ω・cm以下であってよい。
無機粒子の体積平均粒径は、例えば0.005μm以上0.5μm以下であってよい。
無機粒子の添加量は、キャリア全量に対して例えば0.1質量%以上1質量%以下であってよい。被覆層全量に対する無機粒子の含有量は、例えば3質量%以上30質量%以下であってよく、5質量%以上20質量%以下であってもよい。
その理由は定かではないが、メラミン樹脂粒子を構成するメラミン樹脂は芳香環を有するため、被覆層に含まれるポリフェニレンエーテルの芳香環との間でπ電子相互作用が働き、メラミン樹脂とポリフェニレンエーテルとの分子間の引力が働き易くなると考えられる。そのため、芯材粒子に被覆層を形成する際の溶媒を除去する工程で加熱することによって被覆層用粒子の体積変化による応力がかかっても、メラミン樹脂とポリフェニレンエーテルと間に働く上記引力の作用で密着性がよく、被覆層用粒子が離脱しにくくなると推測される。
被覆層を芯材粒子表面に形成する方法としては、例えば、湿式塗布法及び乾式塗布法が挙げられる。
乾式塗布法としては、例えば、芯材粒子と被膜層形成材料との混合物を乾燥状態で加熱して被覆層を形成する方法が挙げられる。具体的には例えば、溶媒を用いずに、芯材粒子と被膜層形成材料とを気相中で混合して加熱溶融し、被膜層を形成する。
被覆層の平均膜厚(μm)は、芯材粒子の真比重をρ(無次元)、芯材粒子の体積平均粒径をd(μm)、被覆層の平均比重をρC、芯材粒子1質量部に対する被覆層の全含有量をWC(質量部)とすると、下記式で求められる。
平均膜厚(μm)
=[キャリア1個当たりの被覆樹脂量(導電粉等の添加物もすべて含む)/キャリア1個当たりの表面積]÷被覆層の平均比重
=[4/3π・(d/2)3・ρ・WC]/[4π・(d/2)2]÷ρC
=(1/6)・(d・ρ・WC/ρC)
被覆層の被覆率は、XPS測定(X線光電子分光測定)により求められる。XPS測定装置としては、日本電子製、JPS80を使用し、測定は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を20mVに設定して実施し、被覆層を構成する主たる元素(通常は炭素)と、芯材粒子を構成する主たる元素(例えば芯材粒子がマグネタイトなどの酸化鉄系材料の場合は鉄および酸素)とについて測定する。
・式(i)
鉄量率(atomic%)=AFe/(AC+AO+AFe)×100
・式(ii)
被覆率(%)={1−(キャリアの鉄量率)/(芯材粒子単体の鉄量率)}×100
キャリアの体積平均粒径は、例えば15μm以上510μm以下であってよい。
キャリアの形状係数SF1は、例えば120以上145以下であってよい。キャリアの形状係数SF1は、後述するトナー粒子の形状係数SF1と同様にして求める。
ここに、飽和磁化の測定は、測定装置として振動試料型磁気測定装置VSMP10−15(東英工業社製)を用いる。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大1000エルステッドまで掃引する。ついで、印加磁場を減少させ、記録紙上にヒステリシスカーブを作製する。カーブのデータより、飽和磁化、残留磁化、保持力を求める。上記キャリアの飽和磁化は、1000エルステッドの磁場において測定された磁化を示す。
本実施形態の静電荷像現像剤(以下、「現像剤」とも称する。)は、トナーと本実施形態のキャリアとを含む。
すなわち現像剤は、トナーと本実施形態のキャリアとを適切な配合割合で混合することにより調製される。予め現像装置内に収容される現像剤の場合、現像剤中のキャリアの含有量は、例えば85質量%以上99質量%以下であってよく、87質量%以上98質量%以下であってもよく、89質量%以上97質量%以下であってもよい。
トリクル現像方式に使用される補給用現像剤の場合、トナーとキャリアの混合質量比は、例えばトナー質量/キャリア質量が2以上であってよく、3以上であってもよく、5以上であってもよい。
トナーとしては、特に制限はなく、公知のトナーが用いられる。例えば、結着樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を含む着色トナーが挙げられ、着色剤の代わりに赤外線吸収剤を用いた赤外線吸収トナーも挙げられる。トナーは、必要に応じて離型剤や各種の内添剤、外添剤等を含んでいてもよい。
離型剤としては、例えば、パラフィンワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、個分子アルコール、脂肪酸、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、エステルワックス、酸アミド等が挙げられる。誘導体は、酸化物、ビニルモノマーとの重合体、グラフト変性物を含む。
形状係数SF1は、例えば、顕微鏡画像又は走査電子顕微鏡画像を、画像解析装置を用いて解析することによって数値化される。具体的には、例えば、スライドグラス上に散布したトナー粒子の光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個のトナー粒子について下記式によりSF1を計算し、その平均値を求める。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
ここで、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積である。
トナー粒子の体積平均粒度分布GSDvは、例えば1.15以上1.25以下であってよい。
体積平均粒度分布GSDvの測定は、例えば、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液としてISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用して測定し、測定によって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、体積について小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径をD16v、累積50%となる粒径をD50v、累積84%となる粒径をD84vと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布GSDvは、(D84v/D16v)1/2として算出される。また、体積平均粒径は、上記D50vとして得られた値である。
また上記方法で得られた粒子をコアにして、さらに樹脂粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造を持たせたトナー粒子を製造する方法でもよい。
以上のようにして得られたトナー粒子は、そのままトナーとして用いてよいし、上記のようにトナー粒子の表面に外添剤を外添させたものをトナーとして用いてもよい。
本実施形態の画像形成装置は、潜像保持体と、前記潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記潜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、前記潜像保持体の表面に形成された前記静電荷像を本実施形態の静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体の表面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、前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、を備える。
本実施形態の画像形成装置により、潜像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電された前記潜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、前記潜像保持体の表面に形成された前記静電荷像を本実施形態の静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像保持体の表面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、前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着工程と、を有する本実施形態の画像形成方法が実施される。
また、本実施形態の画像形成装置において、現像剤を収容する部分が、画像形成装置本体に対して着脱可能なカートリッジ構造(現像剤カートリッジ)であってもよい。該現像剤カートリッジとしては、本実施形態の現像剤を収容し、画像形成装置に着脱される本実施形態の現像剤カートリッジが好適に用いられる。
本実施形態の画像形成装置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(潜像保持体の一例)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、トナー像が転写された記録紙Pを搬送しつつトナー像を定着させる定着装置60(定着手段の一例)とを備える。
そして、本実施形態の画像形成装置101は、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)が設けられている。
(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。
電子写真感光体10の形状は、円筒状に限らず、例えば、シート状、プレート状等の、公知の形状であってよい。
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表面に、半導体レーザー光、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。
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、現像機能を有している限り特に制限はなく、二成分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であってよい。例えば、現像装置40として、現像剤を収容する容器内に、現像領域で電子写真感光体10に対向して配置された現像ロール41を備える構成が挙げられる。
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公知の転写帯電器が挙げられる。
定着装置60としては、例えば、加熱ロールと加圧ロールとを有し加熱加圧によりトナー像を定着する熱定着器や、フラッシュランプ等による光照射によりトナー像を加熱して定着する光定着器などが採用される。
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、クリーニングブラシ73と、を含んで構成される。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。
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により負に帯電する。
プロセスカートリッジ101Aの構成は、上記に限られず、現像装置40のほかには、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の少なくとも1種を選択的に組み合わせてもよい。
特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。
ポリフェニレンエーテルは、下記の3種類を用意した。
・ポリフェニレンエーテル(1):旭化成ケミカルズ社製、標準グレード品、数平均分子量19000、線膨張係数5×10−5/℃。
・ポリフェニレンエーテル(2):旭化成ケミカルズ社製、低粘度グレード品、数平均分子量16000、線膨張係数5×10−5/℃。
攪拌翼、温度計、還流冷却器を備えた反応槽に、下記の材料を窒素ガスを吹き込みながら入れ、攪拌して混合した。酸素を導入しながら150分間40℃を維持した。エチレンジアミン四酢酸三カリウム塩の45%水溶液を0.5部添加し重合反応を終了させ、10分後の反応溶液を抜き出し、メタノールを反応溶液の5倍量加えて濾過した後、120℃で5時間真空乾燥して乾燥ポリフェニレンエーテルを得た。
・2,6−ジメチルフェノール 175部
・塩化第二銅二水和物 0.20部
・35%塩酸 0.84部
・ジ−n−ブチルアミン 0.83部
・N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミン 4.98部
・キシレン/ブタノール/メタノール混合液(質量比率75/10/15) 318部
特定含窒素重合体として、下記の特定樹脂(1)〜(7)を用意した。比較用の樹脂として、下記の比較用樹脂(1)〜(3)を用意した。
・特定樹脂(1):ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)/スチレン共重合体。重合比(質量比)50/50。
・特定樹脂(2):DMAEMA/スチレン共重合体。重合比(質量比)20/80。
・特定樹脂(3):DMAEMA/スチレン共重合体。重合比(質量比)60/40。
・特定樹脂(4):DMAEMA/スチレン/メチルメタクリレート(MMA)共重合体。重合比(質量比)20/70/10。
・特定樹脂(6):N−シクロヘキシルマレイミド/スチレン共重合体。重合比(質量比)20/80。
・特定樹脂(7):N−フェニルマレイミド/スチレン共重合体。重合比(質量比)50/50。
・比較用樹脂(2):ポリスチレン。
・比較用樹脂(3):スチレン/MMA共重合体。重合比(質量比)50/50。
フェライト粒子を除く下記材料をホモミキサーで10分間分散し、被覆層形成用溶液を調製した。この被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを60℃に維持された真空脱気型ニーダーで30分間攪拌した後、5kPaの減圧下100℃で60分間維持してトルエンを留去した。こうしてフェライト粒子のまわりに被覆層を形成してキャリア(1)を得た。被覆層に含まれるポリフェニレンエーテルと特定含窒素重合体の総量におけるポリフェニレンエーテルの割合を前述の方法で調べたところ、90%であった。
・フェライト粒子(パウダーテック社製F300、体積平均粒径50μm) 100部
・トルエン 15部
・ポリフェニレンエーテル(1) 2.25部
・特定樹脂(1) 0.25部
・メラミン樹脂粒子(日本触媒社製エポスターS、体積平均粒径100nm)0.7部
キャリア(1)の製造と同様の方法で、ただし、ポリフェニレンエーテル及び樹脂を表1に示す種類及び部数に変更して、キャリア(2)〜(13)を製造した。各キャリアについて、被覆層に含まれるポリフェニレンエーテルと特定含窒素重合体の総量におけるポリフェニレンエーテルの割合(質量%)を調べた。その結果を、表1の「被覆層中のポリフェニレンエーテルの割合」欄に示す。
キャリア(1)の製造と同様の方法で、ただし、ポリフェニレンエーテル及び樹脂を表1に示す種類及び部数に変更して、キャリア(C1)〜(C6)を製造した。各キャリアについて、被覆層に含まれるポリフェニレンエーテルと比較用樹脂の総量におけるポリフェニレンエーテルの割合(質量%)を調べた。その結果を、表1の「被覆層中のポリフェニレンエーテルの割合」欄に示す。
キャリア(C4)においては、ポリフェニレンエーテル(1)と含窒素重合体である比較用樹脂(1)との相溶性が、ポリフェニレンエーテル(1)と特定含窒素重合体である特定樹脂(1)との相溶性に比べて劣るため、樹脂の混ざりに偏りが生じ、コア芯材との密着性が悪化したために、コア芯材の露出が多い状態となった。該キャリアは、被覆層の強度が低いものと予想された。また、該キャリアは、現像剤に使用した際に、適度な帯電付与や帯電保持が困難と予想された。
(着色剤粒子分散液(1)の調製)
下記の材料を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤粒子分散液(1)を得た。粒度測定器LA−700(堀場製作所製)にて体積平均粒径を測定したところ、160nmであった。
・シアン顔料(大日精化工業社製、銅フタロシアニンB15:3) 50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンSC) 5部
・イオン交換水 200部
下記の材料を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分間撹拌を行った。次いで、容器底部より溶融液をゴーリンホモジナイザーへと流通し、5MPaの圧力下、3パス相当の循環運転を行った後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤粒子分散液(1)を得た。粒度測定器LA−700(堀場製作所製)にて体積平均粒径を測定したところ、240nmであった。
・パラフィンワックス(日本精蝋社製HNP−9) 19部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンSC) 1部
・イオン交換水 80部
下記の油層の材料と水層(1)の材料をフラスコに入れて撹拌混合し単量体乳化分散液とした。別途、反応容器に下記水層(2)の材料を投入し、容器内を窒素で置換し、撹拌しながらオイルバスで反応系内が75℃になるまで加熱した。反応容器内に上記の単量体乳化分散液を3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後、更に75℃で重合を継続し、3時間後に重合を終了させ、樹脂粒子分散液(1)を得た。
・スチレン(和光純薬工業社製) 30部
・アクリル酸n−ブチル(和光純薬工業社製) 10部
・β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華社製) 1.3部
・ドデカンチオール(和光純薬工業社製) 0.4部
−水層(1)−
・イオン交換水 17部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製DAWFAX2A1) 0.4部
−水層(2)−
・イオン交換水 40部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製DAWFAX2A1) 0.05部
・ペルオキソ二硫酸アンモニウム(和光純薬工業社製) 0.4部
下記の材料をステンレス製フラスコ中でIKA社製のウルトラタラックスを用い混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに樹脂粒子分散液(1)を70部追加した。
・樹脂粒子分散液(1) 150部
・着色剤粒子分散液(1) 30部
・離型剤粒子分散液(1) 40部
・ポリ塩化アルミニウム 0.5部
得られたトナー粒子の形状係数SF1は125であり、体積平均粒度分布GSDvは、1.20であった。
キャリア(1)〜(13)のいずれか100部と、トナー(1)6部とを混合し、現像剤(1)〜(13)を得た。
キャリア(C1)〜(C6)のいずれか100部と、トナー(1)6部とを混合し、現像剤(C1)〜(C6)を得た。
各実施例・比較例の現像剤を、富士ゼロックス社製「700 Digital Color Press」の現像機に収納して、低温低湿(10℃/12%RH)の環境下で、画像エリアカバレッジ20%でベタ画像(トナーのり量0.6mg/cm3)を形成した。用紙は富士ゼロックス社製P紙A4を用いた。
100枚目と10000枚目について、ベタ画像の中央部の10cm×5cmの範囲中でランダムに10点の濃度を計測した。濃度計測には、画像濃度計X−Rite938(X−Rite社製)を用いた。
下記の基準で、画像濃度、画像濃度差、及び被覆層の剥がれの評価を行った。結果を表2に示す。
10点の平均濃度を求め画像濃度とし、以下の基準で評価した。
A:100枚目、10000枚目共に1.7以上
B:100枚目及び10000枚目の一方が1.7以上、他方が1.7未満
C:100枚目、10000枚目共に1.7未満
100枚目の画像濃度と10000枚目の画像濃度との差(|100枚目−10000万枚目|)を画像濃度差とし、以下の基準で評価した。
A:0.1未満
B:0.1以上0.15未満
C:0.15以上
キャリア被覆層の剥がれを、下記の方法で評価した。
上記の10000枚目の画像形成が終了した時点で、現像機から現像剤を取り出し、キャリアを分離し、以下の測定機器及び測定条件でXPS分析を実施した。
・測定機器:日本電子株式会社製JPS−9000MX
・測定強度:10kV、30mA
・Emission電流:20mA
・線源:MgKα
・Arガス:3×10−2Pa
・加速電圧:400V、6mA〜7mA
・エッジング時間:5秒
・分析領域:6mm×6mm
XPS分析にて得られた各元素に由来するピーク強度からFe元素の含有量を算出した。なお、測定深さはエッジング時間5秒で最表面から15nm程度と考えられた。
10000枚目の画像形成が終了した時点のキャリアのFe元素の検出結果をAとし、未使用キャリアのFe元素の検出結果をBとしたときのA/Bの値を求め、以下の基準で評価した。
A:0.95≦A/B≦1.03
B:0.90≦A/B<0.95
C:0.80≦A/B<0.90
D:A/B<0.80
11 筐体
20 帯電装置
30 露光装置
40 現像装置
41 現像ロール
50 転写装置
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 (9)
- 芯材粒子と、
前記芯材粒子の表面を被覆し、ポリフェニレンエーテル並びに、ジメチルアミノメチルアクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジブチルアミノエチルアクリレート、ジブチルアミノメチルメタクリレート、N−シクロヘキシルマレイミド及びN−フェニルマレイミドから選ばれる少なくとも1種の含窒素単量体及び下記一般式(1)で表される単量体が重合されてなる重合体を含む被覆層と、
を有する静電荷像現像用キャリア。
(一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1以上6以下のアルキル基を表す。) - 前記被覆層に含まれる前記ポリフェニレンエーテルと前記重合体の総量における前記ポリフェニレンエーテルの割合が60質量%以上99.4質量%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記重合体を構成する前記含窒素単量体と前記一般式(1)で表される単量体の総量における前記一般式(1)で表される単量体の割合が10質量%以上90質量%以下である、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 前記ポリフェニレンエーテルの数平均分子量が5000以上20000以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1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1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、画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
- 請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容し、潜像保持体の表面に形成された静電潜像を前記静電荷像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。
- 潜像保持体と、
前記潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記潜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、
前記潜像保持体の表面に形成された前記静電荷像を請求項5に記載の静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記潜像保持体の表面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、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 潜像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電された前記潜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、
前記潜像保持体の表面に形成された前記静電荷像を請求項5に記載の静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記潜像保持体の表面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、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着工程と、
を有する画像形成方法。
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