JP6409799B2 - 現像剤、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、現像剤(特に二成分現像剤)、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
画像形成装置には、像担持体が備えられる。像担持体の表面に形成される静電潜像に、現像剤に含まれるトナーが供給される。これにより、静電潜像がトナー像として現像される。続いて、トナー像が、像担持体から被転写体へ転写される。転写後に像担持体上に残留したトナーによって、像担持体が有する感光層の絶縁破壊が引き起こされることがある。感光層の絶縁破壊が引き起こされると、形成画像に黒点(いわゆるリーク黒点)が発生する。そこで、感光層の絶縁破壊の発生を抑制するために種々の検討がなされている。
例えば、特許文献1に記載の磁性トナーは、結着樹脂と、ワックス成分(離型剤)と、磁性体とを少なくとも含有する。磁性トナー中に遊離した磁性体がトナー粒子10000個当たり70個以上500個以下存在する。
特開2003−149857号公報
しかし、特許文献1に記載の磁性トナーでは、磁性トナー中に遊離した磁性体の量を制御することは困難であり、感光層の絶縁破壊の発生を抑制することが不十分である。また、特許文献1に記載の磁性トナーは、磁性体を必須に含有するため、黒色以外の色のトナーに適用することは困難である。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、黒点(特にリーク黒点)の発生を抑制し、画像濃度及び耐カブリ性を向上させ、像担持体への外添剤粒子の付着を抑制することができる現像剤を提供することを目的とする。また、本発明は、このような現像剤を用いた画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明に係る現像剤は、トナーとキャリアとを含む。前記キャリアは、キャリア粒子を複数含む。前記キャリア粒子は、キャリアコアと、前記キャリアコアを被覆するキャリアコート層とを有する。前記キャリアコート層は、フッ素含有樹脂を含む。前記トナーは、トナー粒子を複数含む。前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に備えられる複数の樹脂粒子とを有する。前記樹脂粒子の数平均一次粒子径は、70nm以上200nm以下である。100mLの蒸留水に0.1gの前記樹脂粒子を分散させた分散液の導電率は、2.5μS/m以上6.0μS/m以下である。下記式(1)で表される前記樹脂粒子の凝集度Y160は、15質量%以上40質量%以下である。
160=100×M160A/M160B・・・(1)
(式(1)中、M160Bは、温度160℃で5分間0.1kgf/mm2の圧力が付与された前記樹脂粒子の質量を表す。M160Aは、温度160℃で5分間0.1kgf/mm2の圧力が付与された前記樹脂粒子を目開き75μmの篩を用いて分離し、分離後に前記篩の上に残留した前記樹脂粒子の質量を表す。)
本発明に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、上述の現像剤に含まれる前記トナーを、前記像担持体の表面に形成された静電潜像に供給して、前記静電潜像を前記トナー像として現像する現像部とを備える。前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体である。
本発明に係る画像形成方法は、現像部が、上述の現像剤に含まれる前記トナーを、像担持体の表面に形成された静電潜像に供給して、前記静電潜像をトナー像として現像する現像工程を含む。前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体である。
本発明の現像剤、画像形成装置及び画像形成方法によれば、黒点(特にリーク黒点)の発生を抑制し、画像濃度及び耐カブリ性を向上させ、像担持体への外添剤粒子の付着を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る現像剤を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る現像剤を用いる画像形成装置の構成の一例を示す図である。 (a)及び(b)はそれぞれ、図2で示す画像形成装置が備える像担持体を示す部分断面図である。 図2で示す画像形成装置が備える現像部と像担持体とを示す図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。本発明の目的の範囲内で適宜変更を加えて、本発明を実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨は限定されない。図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を模式的に示している。図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、形状及び寸法等は一例であって、特に限定されない。
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。また、化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。
以下、平均値は、何ら規定していなければ、数平均値を意味する。また、粉体(例えば後述する、トナー、トナー粒子2、トナー母粒子3、樹脂粒子4、キャリア粒子5又はキャリアコア6)に関する評価値(形状又は物性などを示す値)も、何ら規定していなければ、数平均値を意味する。数平均値は、相当数の測定対象について測定した値の和を、測定した個数で除算した値である。更に、粉体の粒子径は、何ら規定していなければ、電子顕微鏡を用いて測定された一次粒子の円相当径である。円相当径は、粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径である。体積中位径D50は、コールターカウンター法を用いて、体積基準で算出されたメディアン径である。試料の体積中位径D50は、例えば精密粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製「コールターカウンターマルチサイザー3」)を用いて測定される。
<1.現像剤>
本実施形態は現像剤1に関する。以下、図1を参照して、本実施形態の現像剤1について説明する。図1は、本実施形態の現像剤1を示す断面図である。現像剤1は、トナーとキャリアとを含む。トナーは、トナー粒子2を複数含む。トナーは、多数のトナー粒子2の集合体(粉体)である。キャリアは、キャリア粒子5を複数含む。キャリアは、多数のキャリア粒子5の集合体(粉体)である。
<1−1.トナー粒子>
トナー粒子2は、トナー母粒子3と複数の樹脂粒子4とを有する。複数の樹脂粒子4は、トナー母粒子3の表面に備えられる。なお、図1中、樹脂粒子4はドットを付して示されており、符号の一部を省略している。
<1−1−1.樹脂粒子>
樹脂粒子4は、外添剤粒子としてトナー母粒子3の表面に備えられる。樹脂粒子4は、例えばスペーサー粒子として機能する。樹脂粒子4が所定の数平均一次粒子径、導電率及び凝集度Y160を有することにより、像担持体11の感光層112の絶縁破壊の発生を抑制し、形成画像におけるリーク黒点の発生を抑制することができる。
理解を容易にするために、まず、感光層112(図3参照)の絶縁破壊について説明する。以下、像担持体11(図2参照、例えば感光体)とクリーニング部16(図2参照、例えばクリーニングブレード)とを備える画像形成装置100(図2参照)を用いて、画像を形成する場合を例に挙げて説明する。トナーの転写後、像担持体11上に残留したトナーはクリーニング部16によってクリーニングされる。像担持体11は、クリーニング部16の先端部(稜線部)と接触している。像担持体11上に残留したトナーは、像担持体11とクリーニング部16の先端部とが接触する領域に滞留し易い。滞留したトナーがクリーニング部16によって摩擦され、過帯電することがある。過帯電したトナーは、トナーの帯電量の閾値を超えると、像担持体11の局所領域に向けて放電(いわゆる一点放電)する。これにより、像担持体11の感光層112に絶縁破壊が引き起こされる。感光層112の絶縁破壊は、有機感光体と比較して、像担持体11がアモルファスシリコン感光体である場合に引き起こされ易い。この感光層112の絶縁破壊の発生を抑制するためには、樹脂粒子4の数平均一次粒子径、導電率及び凝集度Y160を制御することが有益である。以下、樹脂粒子4の数平均一次粒子径、導電率及び凝集度Y160について説明する。
(数平均一次粒子径)
樹脂粒子4の数平均一次粒子径は、70nm以上200nm以下である。樹脂粒子4の数平均一次粒子径が70nm未満であると、樹脂粒子4がスペーサーとして機能し難い。そのため、特に低い印字率の画像を連続して形成した場合に、画像形成装置100の現像部14(図2参照)にトナーが長時間滞留し、トナーが劣化する傾向がある。そのため、トナーを所望の値まで帯電することができず、形成画像の画像濃度が低下する。樹脂粒子4の数平均一次粒子径が200nmを超えると、樹脂粒子4がトナー母粒子3から脱離し易い。そのため、像担持体11の絶縁破壊が引き起こされる傾向がある。その結果、形成画像においてリーク黒点が発生する。また、樹脂粒子4の数平均一次粒子径が200nmを超えると、トナーの流動性が低下すると考えられる。
樹脂粒子4の数平均一次粒子径は、例えば、樹脂粒子4の原料を反応させる際の反応時間及び攪拌条件の一方又は両方を変更することにより調整される。例えば、反応時間が長くなるほど、樹脂粒子4の数平均一次粒径は大きくなる。樹脂粒子4の数平均一次粒子径の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はその代替方法である。
(導電率)
100mLの蒸留水に0.1gの樹脂粒子4を分散させた分散液の導電率は、2.5μS/m以上6.0μS/m以下である。樹脂粒子4を分散させた分散液の導電率は、3.0μS/m以上5.0μS/m以下であることが好ましい。樹脂粒子4の分散液の導電率が2.5μS/m未満であると、樹脂粒子4の電荷が抜け難い。そのため、樹脂粒子4を有するトナー粒子2が像担持体11上でクリーニング部16によって摩擦されることで、トナー粒子2が過帯電し、像担持体11の絶縁破壊が引き起こされることがある。その結果、形成画像にリーク黒点が発生する。樹脂粒子4の分散液の導電率が6.0μS/mを超えると、樹脂粒子4中の乳化剤のような成分が染み出し、キャリア粒子5に付着することがある。その結果、キャリア粒子5がトナー粒子2を良好に帯電できず、形成画像にカブリが発生することがある。なお、導電率は電気抵抗と反比例するため、樹脂粒子4の分散液の導電率は樹脂粒子4の電気抵抗を表す指標となる。樹脂粒子4の分散液の導電率の差は、樹脂粒子4の電気抵抗の差と比較して大きく現れる傾向がある。そのため、樹脂粒子4の分散液の導電率を制御することで、樹脂粒子4の電気抵抗を高い精度で制御できると考えられる。樹脂粒子4の分散液の導電率が2.5μS/m以上6.0μS/m以下である場合、樹脂粒子4の電気抵抗は比較的低い。
樹脂粒子4の分散液の導電率は、例えば、樹脂粒子4を製造する際の乳化剤(分散剤)の添加量を変更することにより調整される。樹脂粒子4を形成するための単量体(例えばアクリル酸又はアクリル酸誘導体)の添加量に対する乳化剤の添加量が多いほど、樹脂粒子4の分散液の導電率は高くなる傾向がある。また、樹脂粒子4の分散液の導電率は、例えば、樹脂粒子4を洗浄する際の洗浄条件を変更して、樹脂粒子4の表面に残存する乳化剤の量を変更することによっても調整される。樹脂粒子4の分散液の導電率の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はその代替方法である。
(凝集度)
樹脂粒子4の凝集度Y160は、15質量%以上40質量%以下である。樹脂粒子4の凝集度Y160は、15質量%以上30質量%以下であることが好ましい。樹脂粒子の凝集度Y160は、下記式(1)で表される。式(1)中、M160Bは、温度160℃で5分間0.1kgf/mm2の圧力が付与された樹脂粒子4の質量を表す。M160Aは、温度160℃で5分間0.1kgf/mm2の圧力が付与された樹脂粒子4を目開き75μm(JIS Z8801−1で規定される200メッシュ、線径50μm及び平織の正方形のふるい目を有する篩)の篩を用いて分離し、分離後に篩上に残留した樹脂粒子4の質量を表す。
160=100×M160A/M160B・・・(1)
樹脂粒子4の凝集度Y160が15質量%未満であると、樹脂粒子4の硬度が高くなり、樹脂粒子4を有するトナー粒子2が像担持体11上でクリーニング部16によって摩擦され易くなる。そのため、樹脂粒子4が過帯電し、像担持体11の絶縁破壊が引き起こされる傾向がある。その結果、形成画像にリーク黒点が発生する。
樹脂粒子4の凝集度Y160が40質量%を超えると、樹脂粒子4の硬度が低くなり、トナー母粒子3から像担持体11上に脱離した樹脂粒子4が、像担持体11とクリーニング部16との当接部において熱圧縮され易くなる。そのため、樹脂粒子4が像担持体11にこびり付き易い。その結果、形成画像に白点が発生する。なお、樹脂粒子4が像担持体11とクリーニング部16との当接部において熱圧縮される場合、樹脂粒子4に付与されるエネルギーは、温度160℃で5分間0.1kgf/mm2の圧力が付与されたときのエネルギーに相当すると推測される。そのため、樹脂粒子4が熱圧縮される際に引き起こされる樹脂粒子4の凝集を抑制するためには、160℃における樹脂粒子4の凝集度Y160を制御することが重要と考えられる。例えば、複数種の樹脂粒子を比較する場合、160℃未満の温度領域における凝集度が同じであっても、160℃における凝集度Y160は異なってくるためである。
また、樹脂粒子4の凝集度Y160が40質量%を超えると、樹脂粒子4がキャリア粒子5に付着し易い。また、本実施形態の現像剤1のキャリア粒子5では、キャリアコート層7にフッ素含有樹脂が含まれる。このようなキャリアコート層7の硬度は低くなる傾向がある。そのため、樹脂粒子4を有するトナー粒子2とキャリア粒子5との接触により、キャリアコート層7の削れ及びキャリアコート層7に対する樹脂粒子4の付着が引き起こされ易くなる。
樹脂粒子4の凝集度Y160は、例えば、樹脂粒子4を製造する際の架橋剤の添加量を変更することにより調整される。架橋剤の添加量が多いほど架橋反応が進行し易いため、樹脂粒子4の硬度が高くなり、樹脂粒子4の凝集度Y160は低くなる傾向がある。また、架橋剤の純度が高いほど架橋反応が進行し易いため、樹脂粒子4の硬度が高くなり、樹脂粒子4の凝集度Y160は低くなる傾向がある。
樹脂粒子4の凝集度Y160の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はその代替方法である。なお、樹脂粒子4が外添された後であっても、トナー粒子2から樹脂粒子4を分離して、樹脂粒子4の凝集度Y160を測定することができる。トナー粒子2から樹脂粒子4を分離する方法の一例を説明する。詳しくは、トナーを、界面活性剤を含む水溶液に加え、混合物を得る。混合物を、超音波分散機を用いて分散させる。得られた分散液を濾過し、濾液を回収する。回収した濾液を、遠心分離器を用いて遠心分離する。樹脂粒子4を含む上澄み液を回収する。上澄み液を加圧濾過し、樹脂粒子4のウェットケーキを得る。得られた樹脂粒子4のウェットケーキを真空乾燥することにより、乾燥した樹脂粒子4を得る。
樹脂粒子4を構成する樹脂としては、スチレンアクリル酸系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルニトリル樹脂又はアクリルアミド樹脂が挙げられる。なかでも、樹脂粒子4の凝集度Y160、導電率及び数平均一次粒子径を所望の範囲に調整し易いことから、スチレン系樹脂又はスチレンアクリル酸系樹脂が好ましく、スチレンアクリル酸系樹脂がより好ましい。樹脂粒子4は、樹脂粒子4を形成するための単量体を重合又は共重合させることにより得られる。
スチレン系樹脂は、例えば、スチレン系単量体の1種以上を重合又は共重合させることにより得られる。樹脂粒子4を形成するための単量体は、スチレン系単量体である。スチレン系単量体は、スチレン又はスチレン誘導体である。スチレン系単量体の例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン又はp−tert−ブチルスチレンが挙げられる。
スチレンアクリル酸系樹脂は、例えば、スチレン系単量体の1種以上と、アクリル酸系単量体の1種以上とを共重合させることにより得られる。樹脂粒子4を形成するための単量体は、スチレン系単量体とアクリル酸系単量体である。スチレン系単量体は、スチレン又はスチレン誘導体である。スチレン系単量体は、スチレン系樹脂を形成するためのスチレン系単量体の例と同様である。スチレン系単量体のなかでも、スチレンが好ましい。アクリル酸系単量体は、アクリル酸又はアクリル酸誘体である。アクリル酸系単量体の例としては、メタクリル酸、メタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸又はアクリル酸アルキルエステルが挙げられる。メタクリル酸アルキルエステルの例としては、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、メタクリル酸イソプロピル又はメタクリル酸2−エチルヘキシルが挙げられる。アクリル酸アルキルエステルの例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル又はアクリル酸2−エチルヘキシルが挙げられる。アクリル酸系単量体のなかでも、メタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸ブチルがより好ましい。スチレン系単量体の含有量は、アクリル酸系単量体(アクリル酸又はアクリル酸誘導体)100質量部に対して、5質量部以上50質量部以下であることが好ましく、10質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。
スチレンアクリル酸系樹脂の形成には、架橋剤を使用してもよい。架橋剤を使用することにより、樹脂の架橋度を上げて、樹脂粒子4の凝集度Y160を小さくすることができる。架橋剤の例としては、ビニル基を2個以上(好ましくは2個又は3個、より好ましくは2個)有する化合物が挙げられる。ビニル基を2個以上有する化合物の具体例としては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート又はトリメチロールプロパントリメタクリレートが挙げられる。なかでも、架橋剤としては、ジビニルベンゼンが好ましい。
樹脂粒子4の凝集度Y160を所望の値に調整し易いことから、架橋剤の含有量は、アクリル酸系単量体(アクリル酸又はアクリル酸誘導体)100質量部に対して、35質量部以上85質量部以下であることが好ましい。
スチレンアクリル酸系樹脂の形成に使用される架橋剤の純度は、80%以上であることが好ましく、98%以上であることがより好ましい。架橋剤の純度がこのような範囲内であると、形成されるスチレンアクリル酸系樹脂粒子の凝集度Y160を小さくすることができる。架橋剤の純度は、例えば、1H−NMR(プロトン核磁気共鳴分光計、アジレント・テクノロジー社製「600CSL型」)を用いて、架橋剤に特徴的なピークと不純物に由来するピークとの比率から算出される。
樹脂粒子4の凝集度Y160、導電率及び数平均一次粒子径を所望の範囲に調整し易いことから、樹脂粒子4は、アクリル酸系単量体と、スチレン系単量体と、架橋剤との共重合体であることが好ましい。同様の理由から、樹脂粒子4は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステル(より好ましくはメタクリル酸ブチル)と、スチレンと、ビニル基を2個以上(好ましくは2個又は3個、より好ましくは2個)有する化合物との共重合体であることがより好ましい。
1種の樹脂粒子4を単独で使用してもよいし、2種以上の樹脂粒子4を併用してもよい。樹脂粒子4の含有量(添加量)は、100.0質量部のトナー母粒子3に対して、0.05質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上2.0質量部以下であることがより好ましい。
(その他の外添剤)
トナー母粒子3の表面には、必要に応じて、樹脂粒子4以外の外添剤(その他の外添剤)が更に備えられてもよい。その他の外添剤の例としては、シリカ又は金属酸化物が挙げられる。金属酸化物として具体的には、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸バリウムが挙げられる。その他の外添剤の表面は疎水化処理されていてもよい。1種類のその他の外添剤を単独で使用してもよいし、2種以上のその他の外添剤を併用してもよい。
その他の外添剤の数平均粒子径は、1nm以上1μm以下であることが好ましく、1nm以上50nm以下であることがより好ましい。その他の外添剤の使用量は、トナー母粒子100.0質量部に対して、0.5質量部以上10.0質量部以下であることが好ましい。
<1−1−2.トナー母粒子>
トナー母粒子3は、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤及び電荷制御剤のうちの1種以上を含有してもよい。ただし、トナーの用途に応じて必要のない成分を割愛してもよい。なお、トナー母粒子3は、カプセル化されていてもよい。カプセル化されたトナー母粒子3は、例えば、以下に述べるトナー母粒子と同様の構造及び成分を有するトナーコアと、トナーコアの表面に形成されたシェル層(カプセル層)とを有する。
(結着樹脂)
結着樹脂は、トナーの調製に用いられる結着樹脂である限り、特に限定されない。結着樹脂としては、トナーの定着性を向上させるという観点から、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂の例としては、アクリル酸系樹脂、スチレンアクリル酸系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂又はビニルアルコール系樹脂が挙げられる。着色剤の分散性、トナーの帯電性及び記録媒体(例えば、紙)に対するトナーの定着性を向上させる点で、結着樹脂としてはポリエステル樹脂が特に好ましい。以下、ポリエステル樹脂について説明する。
ポリエステル樹脂は、例えばアルコールとカルボン酸とを縮重合又は共縮重合させることで得られる。
ポリエステル樹脂を合成する際に用いられるアルコールの例としては、2価アルコール又は3価以上のアルコールが挙げられる。
2価アルコールの例としては、ジオール類又はビスフェノール類が挙げられる。ジオール類の例としては、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−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、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、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。ビスフェノール類の例としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(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)又はビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコールの例としては、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、ジグリセロール、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又は1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
ポリエステル樹脂を合成する際に用いられるカルボン酸の例としては、2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸が挙げられる。
2価カルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、コハク酸、アルキルコハク酸又はアルケニルコハク酸が挙げられる。アルキルコハク酸の例としては、n−ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−ドデシルコハク酸又はイソドデシルコハク酸が挙げられる。アルケニルコハク酸の例としては、n−ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸又はイソドデセニルコハク酸が挙げられる。
3価以上のカルボン酸の例としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、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、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸又はエンポール三量体酸が挙げられる。
アルコール及びカルボン酸は、各々1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。更に、カルボン酸を、エステル形成性の誘導体に誘導体化して使用してもよい。エステル形成性の誘導体の例としては、酸ハライド、酸無水物(例えば、無水トリメリット酸)又は低級アルキルエステルが挙げられる。ここで、「低級アルキル」とは、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を意味する。
結着樹脂としてポリエステル樹脂が使用される場合、結着樹脂中のポリエステル樹脂の含有量は、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であることが最も好ましい。
結着樹脂の軟化点(Tm)は、60℃以上150℃以下であることが好ましい。結着樹脂の軟化点がこのような範囲内になるように、異なる軟化点を有する複数種類の樹脂を組み合わせて用いることもできる。
結着樹脂の酸価は、1mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることが好ましい。結着樹脂の酸価は、例えば、JIS(日本工業規格)K0070−1992に記載の方法で測定される。
結着樹脂の融点(Mp)は、50℃以上100℃以下であることが好ましい。結着樹脂の融点がこのような範囲内であると、トナーの低温定着性、耐ホットオフセット性及び耐熱保存性を兼ね備え易くなる。結着樹脂の融点は、例えば、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて測定される。詳しくは、アルミ皿に測定試料(結着樹脂)を入れる。示差走査熱量計の測定部にアルミ皿をセットする。リファレンスには空のアルミ皿を用いる。30℃を測定開始温度とし、10℃/分の速度で170℃まで昇温を行う。昇温の際に観測される融解熱の最大ピーク温度を、測定試料の融点とする。
(着色剤)
着色剤には、トナーの色に合わせて、公知の顔料又は染料が用いられる。着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
トナーがブラックトナーである場合、ブラック着色剤が使用される。ブラック着色剤の例としては、カーボンブラックが挙げられる。後述するイエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤を用いて黒色に調色されたブラック着色剤を使用してもよい。
トナーがイエロートナーである場合、イエロー着色剤が使用される。イエロー着色剤の例としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物又はアリールアミド化合物が挙げられる。より具体的には、C.I.ピグメントイエロー(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191又は194)、ナフトールイエローS、ハンザイエローG又はC.I.バットイエローが挙げられる。
トナーがマゼンタトナーである場合、マゼンタ着色剤が使用される。マゼンタ着色剤の例としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物又はペリレン化合物が挙げられる。より具体的には、C.I.ピグメントレッド(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221又は254)が挙げられる。
トナーがシアントナーである場合、シアン着色剤が使用される。シアン着色剤の例としては、銅フタロシアニン、銅フタロシアニンの誘導体、アントラキノン化合物又は塩基染料レーキ化合物が挙げられる。より具体的には、C.I.ピグメントブルー(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62又は66)、フタロシアニンブルー、C.I.バットブルー又はC.I.アシッドブルーが挙げられる。
(離型剤)
離型剤は、例えばトナーの定着性及び耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーの定着性及び耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
離型剤の例としては、脂肪族炭化水素ワックス、脂肪族炭化水素ワックスの酸化物、植物ワックス、動物ワックス、鉱物ワックス、脂肪酸エステルを主成分とするワックス又は脂肪酸エステルの一部もしくは全部が脱酸化されたワックスが挙げられる。脂肪族炭化水素ワックスの例としては、エステルワックス、ポリエチレワックス(例えば、低分子量ポリエチレン)、ポリプロピレンワックス(例えば、低分子量ポリプロピレン)、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス又はフィッシャートロプシュワックスが挙げられる。脂肪族炭化水素ワックスの酸化物の例としては、酸化ポリエチレンワックス又は酸化ポリエチレンのブロック共重合体が挙げられる。植物ワックスの例としては、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう又はライスワックスが挙げられる。動物ワックスの例としては、みつろう、ラノリン又は鯨ろうが挙げられる。鉱物ワックスの例としては、オゾケライト、セレシン又はペトロラタムが挙げられる。脂肪酸エステルを主成分とするワックスの例としては、モンタン酸エステルワックス又はカスターワックスが挙げられる。脂肪酸エステルの一部もしくは全部が脱酸化されたワックスの例としては、脱酸カルナバワックスが挙げられる。離型剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
離型剤の融点(溶融温度)は、50℃以上100℃以下であることが好ましい。離型剤の融点がこのような範囲内であると、離型剤を含有するトナーの低温定着性が向上し、トナーの高温でのオフセットの発生が抑制される傾向にある。離型剤の融点は、例えば、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて測定することができる。
(電荷制御剤)
電荷制御剤は、帯電レベル及び帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。また、耐久性及び安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルに帯電可能か否かの指標である。
正帯電させたトナーを用いて現像する場合には、正帯電性の電荷制御剤を使用することが好ましい。一方、負帯電させたトナーを用いて現像する場合には、負帯電性の電荷制御剤を使用することが好ましい。ただし、トナーにおいて十分な帯電性が確保される場合には、電荷制御剤を使用しなくてもよい。
正帯電性の電荷制御剤の例としては、アジン化合物、アジン化合物からなる直接染料、ニグロシン化合物、ニグロシン化合物からなる酸性染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩類、アルコキシル化アミン、アルキルアミド又は4級アンモニウム塩が挙げられる。また、4級アンモニウム塩、カルボン酸塩又はカルボキシル基を有する樹脂も、正帯電性の電荷制御剤として使用できる。迅速な立ち上がり性を得るためには、電荷制御剤としては、4級アンモニウム塩又はニグロシン化合物が好ましい。1種の電荷制御剤を単独で使用してもよいし、複数種の電荷制御剤を併用してもよい。電荷制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上5質量部以下であることが好ましい。
<1−2.キャリア粒子>
キャリア粒子5は、キャリアコア6と、キャリアコート層7とを有する。キャリアコア6は、キャリアコート層7によって被覆される。キャリアコート層7は、キャリアコア6の表面に備えられる。
キャリア粒子5の数平均一次粒子径は、20μm以上120μm以下であることが好ましく、25μm以上80μm以下であることがより好ましい。キャリア粒子5の数平均一次粒子径は、例えば、樹脂粒子4の数平均一次粒子径の測定と同様の方法で測定される。
トナーを二成分現像剤において用いる場合、トナーの含有量は、二成分現像剤の質量に対して、3質量%以上20質量%以下であることが好ましく、5質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
<1−2−1.キャリアコート層>
キャリアコート層7は、フッ素含有樹脂を含む。フッ素含有樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体又はテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体が挙げられる。単量体としてのパーフルオロアルキルビニルエーテルの例は、炭素原子数1以上20以下のパーフルオロアルキルを有するビニルエーテルであり、より具体的にはパーフルオロオクチルビニルエーテルである。
フッ素含有樹脂がパーフルオロアルキルビニルエーテルである場合、パーフルオロアルキレート(例えばパーフルオロオクタン酸)の含有量は、パーフルオロアルキルビニルエーテルの質量に対して、100ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることがより好ましい。パーフルオロアルキレートの含有量は、例えば高速液体クロマトグラフ質量分析計(LC/MS)により測定される。
キャリアコート層7は、フッ素含有樹脂以外の樹脂(以下、その他の樹脂と記載することがある)を更に含んでいてもよい。その他の樹脂の例としては、アクリル酸系重合体、スチレン系重合体、スチレン−アクリル酸系共重合体、オレフィン重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂又はアミノ樹脂が挙げられる。オレフィン重合体の例としては、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン又はポリプロピレンが挙げられる。フッ素樹脂の例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン又はポリフッ化ビニリデンが挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。その他の樹脂としては、ポリアミドイミド樹脂が好ましく、無水トリメリット酸と4,4‘−ジアミノジフェニルメタンとの共重合体がより好ましい。
キャリアコート層7がフッ素含有樹脂とその他の樹脂とを含む場合、フッ素含有樹脂の含有量は、その他樹脂1質量部に対して、1質量部以上9質量部以下であることが好ましい。フッ素含有樹脂の含有量がその他樹脂1質量部に対して1質量部以上であると、キャリア粒子5との摩擦によりトナー粒子2を良好に帯電し易い。フッ素含有樹脂の含有量がその他樹脂1質量部に対して9質量部以下であると、その他の樹脂に対してフッ素含有樹脂を分散させ易い。
フッ素含有樹脂は、粒子の形状を保ったままキャリアコート層7に含まれてもよい。例えば、フッ素含有樹脂の粒子がその他の樹脂に分散したキャリアコート層7であってもよい。
<1−2−2.キャリアコア>
キャリアコア6の例としては、鉄、酸化鉄(例えばフェライト)、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、ニッケル又はコバルトの粒子;これらの材料と金属(例えば、マンガン、マグネシウム、ストロンチウム、亜鉛又はアルミニウム)との合金の粒子;鉄−ニッケル合金の粒子;鉄−コバルト合金の粒子;セラミックスの粒子;或いは高誘電率物質の粒子が挙げられる。セラミックスの例としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛又はニオブ酸リチウムが挙げられる。高誘電率物質の例としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム又はロッシェル塩が挙げられる。これらのなかでも、フェライト又はフェライトを含む合金が好ましい。これらのキャリアコア6は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<2.現像剤の製造方法>
以下、現像剤1を製造する方法の一例について説明する。現像剤1の製造では、トナー粒子2とキャリア粒子5とを製造する。そして、トナー粒子2とキャリア粒子5とを混合して、現像剤1を得る。
<2−1.トナー粒子の製造>
トナー粒子2の製造では、トナー母粒子3と樹脂粒子4とを製造する。そして、トナー母粒子3の表面に樹脂粒子4を付着させて、トナー粒子2を得る。
(トナー母粒子の製造)
トナー母粒子3の製造方法の好適な例としては、粉砕法又は凝集法が挙げられる。これらの方法は、着色剤、電荷制御剤及び離型剤を結着樹脂中に良好に分散させ易い。
粉砕法の一例では、まず、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤及び離型剤を混合する。続けて、得られた混合物を、溶融混練装置(例えば、1軸又は2軸の押出機)を用いて溶融混練する。続けて、得られた溶融混練物を粉砕及び分級する。これにより、トナー母粒子3が得られる。粉砕法を用いた場合には、凝集法を用いた場合よりも容易にトナー母粒子3を製造できることが多い。
凝集法の一例では、まず、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤及び離型剤の各々の微粒子を含む水性媒体中で、これらの微粒子を所望の粒子径になるまで凝集させる。これにより、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤及び離型剤を含有する凝集粒子が形成される。続けて、得られた凝集粒子を加熱して、凝集粒子に含有される成分を合一化させる。これにより、所望の粒子径を有するトナー母粒子3が得られる。必要に応じて、得られたトナー母粒子3を洗浄し、洗浄されたトナー母粒子3を乾燥する。なお、乾燥工程でスプレードライヤーを用いる場合には、外添剤(例えば多数の樹脂粒子4)の分散液をトナー母粒子3に噴霧することで、乾燥と外添とを同時に行うことができる。
なお、トナー母粒子3に相当するトナーコアの表面にシェル層を形成して、カプセル化されたトナー母粒子3を製造してもよい。シェル層の形成方法は任意である。例えば、in−situ重合法、液中硬化被膜法及びコアセルベーション法の何れの方法を用いて、シェル層を形成してもよい。
(樹脂粒子の製造)
樹脂粒子4は、例えば、既に述べた樹脂粒子4を形成するための単量体を、重合又は共重合することにより製造される。以下、樹脂粒子4がスチレンアクリル酸系樹脂粒子である場合を例に挙げて説明する。
スチレンアクリル酸系樹脂粒子の製造では、アクリル酸系単量体とスチレン系単量体とを反応(共重合)させる。これにより、スチレンアクリル酸系樹脂の樹脂粒子4が多数形成される。共重合反応では、例えば、アクリル酸系単量体とスチレン系単量体とを、溶媒中で加熱しながら攪拌する。共重合反応では、アクリル酸系単量体及びスチレン系単量体に加えて、必要に応じて、架橋剤、乳化剤及び重合開始剤が添加されてもよい。好適に共重合反応を進行させるためには、共重合反応が窒素雰囲気下で行われることが好ましい。アクリル酸系単量体は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、スチレン系単量体も、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
スチレン系単量体(スチレン又はスチレン誘導体)の添加量は、アクリル酸系単量体(アクリル酸又はアクリル酸誘導体)100質量部に対して、5質量部以上50質量部以下であることが好ましく、10質量部以上30質量部以下であることがより好ましい。
アクリル酸系単量体とスチレン系単量体とに加えて、架橋剤を添加することが好ましい。架橋剤を使用することにより、形成されるスチレンアクリル酸系樹脂の架橋度を調整し易くなる。これにより、樹脂粒子4の凝集度Y160を所望の値に調整し易くなる。架橋剤としては、ビニル基を2個以上(好ましくは2個又は3個、より好ましくは2個)有する単量体が好ましく、ジビニルベンゼンがより好ましい。架橋剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。樹脂粒子4の凝集度Y160を所望の値に調整し易いことから、架橋剤の添加量は、アクリル酸系単量体(アクリル酸又はアクリル酸誘導体)100質量部に対して、35質量部以上85質量部以下であることが好ましい。
共重合反応に乳化剤を使用する場合、乳化剤の例としては、スルホン酸塩含有乳化剤が挙げられ、より具体的には、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウム、ジ(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウム又はイソオクチルベンゼンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。樹脂粒子4の分散液の導電率を所望の値に調整し易いことから、乳化剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい。樹脂粒子4の分散液の導電率を所望の値に調整し易いことから、乳化剤の添加量は、アクリル酸系単量体100質量部に対して、4質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
共重合反応に重合開始剤を使用する場合、重合開始剤の例としては、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム又は過酸化水素が挙げられる。重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイドが好ましい。重合開始剤の添加量は、アクリル酸系単量体100質量部に対して、10質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
共重合反応に使用される溶媒の例としては、水性媒体が挙げられる。水性媒体とは、水を主成分とする媒体である。水性媒体は、溶媒として機能してもよく、分散媒として機能してもよい。水性媒体の具体例としては、水、又は水と極性溶媒との混合液が挙げられる。水性媒体中に含有される極性溶媒の例としては、メタノール又はエタノールが挙げられる。水性媒体における水の含有率は、水性媒体の質量に対して、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることが一層好ましく、100質量%であることが最も好ましい。共重合反応を好適に進行させるためには、溶媒として水を使用することが好ましい。共重合反応を好適に進行させるためには、溶媒の添加量は、アクリル酸系単量体100質量部に対して、200質量部以上1000質量部以下であることが好ましく、500質量部以上700質量部以下であることがより好ましい。
共重合反応の反応時間及び攪拌条件の一方又は両方を変更することにより、形成される樹脂粒子4の数平均一次粒子径を調整することができる。共重合反応における反応時間を長くすると、形成される樹脂粒子4の数平均一次粒子径が大きくなる傾向がある。共重合反応における攪拌速度を遅くすると、形成される樹脂粒子4の数平均一次粒子径が大きくなる傾向がある。
共重合反応を好適に進行させるためには、共重合反応の反応温度は、70℃以上100℃以下であることが好ましく、85℃以上95℃以下であることがより好ましい。同様の理由から、共重合反応の反応時間は、1時間以上5時間以下であることが好ましい。
(外添)
トナー母粒子3と樹脂粒子4とを、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いて混合する。混合条件は、樹脂粒子4がトナー母粒子3に完全に埋没しない条件に設定されることが好ましい。混合により、トナー母粒子3の表面に複数の樹脂粒子4を付着させる。その結果、トナー粒子2が得られる。
<2−2.キャリア粒子の製造>
キャリア粒子5の製造では、キャリアコア6がキャリアコート層7によって被覆される。まず、キャリアコア6を準備する。続いて、キャリアコート層7を形成するための液(以下、キャリアコート層形成用液と記載することがある)を調製する。詳しくは、水性媒体にフッ素含有樹脂を分散させる。キャリアコート層形成用液には、その他の樹脂が添加されてもよい。フッ素含有樹脂を良好に分散させるために、キャリアコート層形成用液に界面活性剤(好ましくは非イオン界面活性剤)が添加されてもよい。続いて、流動層コーティング装置を用いて、キャリアコート層形成用液をキャリアコアに噴霧する。その結果、キャリアコアが、未硬化の有機層(流動層)で被覆される。乾燥機を用いて、未硬化の有機層(流動層)で被覆されたキャリアコアを加熱する。これにより、流動層が硬化する。その結果、キャリアコア6と、キャリアコア6を覆うキャリアコート層7とを有するキャリア粒子5が得られる。
<2−3.トナーとキャリアとの混合>
混合機(例えばロッキングミキサー(登録商標)又はボールミル)を用いてトナー(多数のトナー粒子2)とキャリア(多数のキャリア粒子5)とを混合する。その結果、現像剤1が得られる。
現像剤1の製造方法において、必要のない工程は割愛してもよい。例えば、市販品をそのまま材料として用いることができる場合には、市販品を用いることで、その材料を調製する工程を割愛できる。効率的に現像剤1を製造するためには、多数の粒子(トナー粒子2又はキャリア粒子5)を同時に形成することが好ましい。
<3.画像形成装置及び画像形成方法>
以下、図2を参照して、本実施形態に係る現像剤1を用いる画像形成装置100及び画像形成方法を説明する。図2に画像形成装置100の構成の一例を示す。画像形成装置100は例えば、像担持体11と、現像部14とを備える。画像形成装置100では、本実施形態の現像剤1が用いられる。現像剤1は、現像部14内に貯留される。画像形成装置100は、帯電部12と、露光部13と、転写部(一次転写部15のみ、又は一次転写部15及び二次転写部18の両方)と、クリーニング部16と、転写ベルト17と、定着部19とを更に備えていてもよい。
画像形成装置100を用いた画像形成方法では、現像工程が行われる。画像形成方法では、帯電工程、露光工程(静電潜像形成工程)、転写工程及び定着工程の1つ以上が更に行われてもよい。
帯電工程では、帯電部12が像担持体11の表面を帯電する。帯電部12の例としては、非接触方式の帯電部(例えばコロトロン帯電器又はスコロトロン帯電器)又は接触方式の帯電部(例えば帯電ローラー又は帯電ブラシ)が挙げられる。帯電部12の帯電極性は、特に限定されない。例えば、帯電部12が像担持体11の表面を正極性に帯電し、正極性に帯電させたトナーを現像部14が像担持体11の表面に供給して、静電潜像をトナー像として現像してもよい。
露光工程(静電潜像形成工程)では、露光部13が帯電された像担持体11の表面を露光する。これにより、像担持体11の表面に静電潜像が形成される。
現像工程では、現像部14が、像担持体11の表面に形成された静電潜像に、現像剤1に含まれるトナー(多数のトナー粒子2)を供給する。これにより、静電潜像がトナー像として現像される。像担持体11は、トナー像を担持する。現像部14及び像担持体11については後述する。
転写工程では、例えば中間転写方式又は直接転写方式を採用することができる。中間転写方式では、一次転写部15が、像担持体11から転写ベルト17にトナー像を一次転写する。続いて、二次転写部18が、転写ベルト17から記録媒体Pにトナー像を二次転写する。直接転写方式では、一次転写部15が、像担持体11から、転写ベルト17によって搬送される記録媒体Pにトナー像を転写する。直接転写方式では、トナー像が記録媒体Pに転写されるときに、像担持体11が記録媒体Pと接触している。直接転写方式を採用する画像形成装置100では、二次転写部18は割愛される。転写工程後に像担持体11の表面に残ったトナーは、必要に応じて、クリーニング部16によってクリーニングされる。
定着工程では、定着部19が記録媒体Pに転写された未定着トナー像を、加熱及び/又は加圧により定着させる。これにより、記録媒体Pに画像が形成される。
なお、画像形成装置100は、電子写真方式の画像形成装置である限り、特に限定されない。画像形成装置100は例えば、モノクロ画像形成装置であってもよいし、カラー画像形成装置であってもよい。異なる色のトナーによる各色のトナー像を形成するために、画像形成装置100は、タンデム方式のカラー画像形成装置であってもよい。画像形成装置100がモノクロ画像形成装置である場合、画像形成装置100は例えば、画像形成ユニット10aを備える。画像形成ユニット10aは、像担持体11と、帯電部12と、現像部14と、一次転写部15と、クリーニング部16とを備える。画像形成ユニット10aの中央位置に、像担持体11が配置される。像担持体11は、矢符(反時計回り)方向に回転可能に設けられる。そして、像担持体11の周囲には、帯電部12、現像部14、一次転写部15及びクリーニング部16が、帯電部12を基準として像担持体11の回転方向の上流側から順に配置されている。画像形成装置100がタンデム方式のカラー画像形成装置である場合、画像形成装置100は例えば、画像形成ユニット10a、10b、10c及び10dを備える。画像形成ユニット10b、10c及び10dは、画像形成ユニット10aと同様の構成を有する。
(像担持体)
次に、図3(a)及び(b)を参照して、像担持体11について更に詳しく説明する。図3(a)及び(b)は、それぞれ、像担持体11の部分断面図を示す。図3(a)に示すように、像担持体11は、導電性基体111と、感光層(光導電層に相当)112とを備える。像担持体11は、感光層112に静電潜像が形成される。
図3(b)に示すように、像担持体11には、必要に応じて下引き層(電荷注入阻止層に相当)113又は保護層114が設けられてもよい。下引き層113は、例えば、導電性基体111と感光層112との間に設けられる。保護層114は、例えば、感光層112上に最表層として設けられる。
像担持体11は、アモルファスシリコン感光体である。アモルファスシリコン感光体は、有機感光体と比較して感光体の耐摩耗性及び耐久性が高い。しかし、アモルファスシリコン感光体は、有機感光体と比較して、感光層112の絶縁破壊が引き起こされ易い。ここで、本実施形態の現像剤1は、既に述べたように、感光層112の絶縁破壊の発生を抑制することができる。そのため、本実施形態の現像剤1を用いる画像形成装置100は、像担持体11としてアモルファスシリコン感光体を備える場合であっても、感光層112の絶縁破壊の発生を抑制でき、形成画像における黒点の発生を抑制することができる。
導電性基体111は、少なくとも表面部が導電性材料を有する。例えば、導電性基体111の全体が導電性材料で構成されていてもよい。或いは、導電性材料で被覆された絶縁性材料(例えば樹脂又はガラス)を、導電性基体111として使用してもよい。導電性基体111に含有される導電性材料としては、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、錫(Sn)、金(Au)又は銀(Ag)が挙げられる。導電性材料は1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて(例えば、合金として)使用してもよい。導電性材料の合金の例としては、ステンレススチール(SUS)が挙げられる。これらの導電性材料のなかでも、感光層112との密着性及び感光層112から導電性基体111への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。導電性基体111の形状は、例えば円筒状である。
像担持体11の感光層112は、アモルファス(非晶質状態の)シリコン系材料を含有する。アモルファスシリコン系材料の例としては、炭素原子を含有するアモルファスシリコン(a−SiC)、炭素原子と窒素原子とを含有するアモルファスシリコン(a−SiCN)、窒素原子と酸素原子とを含有するアモルファスシリコン(a−SiNO)、炭素原子と酸素原子とを含有するアモルファスシリコン(a−SiCO)、窒素原子を含有するアモルファスシリコン(a−SiN)、アモルファスシリコン(a−Si)又は酸素原子を含有するアモルファスシリコン(a−SiO)が挙げられる。また、感光層112における電荷移動度を制御し易いことから、アモルファスシリコン系材料の一部として、水素原子及びハロゲン原子からなる群から選択される少なくとも1種の原子を更に含有させることも好ましい。
像担持体11の電気特性を向上させるためには、感光層112の厚さは、例えば、1μm以上100μm以下であることが好ましい。
(現像部)
次に、図4を参照して、タッチダウン現像方式を採用する現像部14を例に挙げて説明する。現像部14は、現像動作を行う。現像部14は、リフレッシュ動作を更に行うことができる。なお、現像動作は、画像形成方法における現像工程に対応する。リフレッシュ動作は、画像形成方法におけるトナー排出工程に対応する。
(現像動作)
現像動作は、現像部14が、現像剤1に含まれるトナー(多数のトナー粒子2)を、像担持体11の周面(表面)11sに形成された静電潜像に供給して、静電潜像をトナー像として現像する動作である。
図4は、画像形成装置100が備える現像部14と像担持体11とを示す。現像部14は、筐体80と、現像剤搬送路81と、現像剤担持体82と、トナー担持体83と、現像剤規制部材84と、現像剤攪拌搬送部材85とを含む。現像剤担持体82、トナー担持体83及び現像剤規制部材84は各々、磁気ローラー、現像ローラー及び現像剤規制ブレードに相当する。現像剤搬送路81と、現像剤担持体82と、トナー担持体83と、現像剤規制部材84と、現像剤攪拌搬送部材85とは、筐体80内に配置される。現像剤搬送路81内には、現像剤1が収容されている。
筐体80は、仕切壁801を含む。現像剤搬送路81は、第一搬送路811及び第二搬送路812を含む。第一搬送路811及び第二搬送路812は互いに略平行に延びている。仕切壁801は、第一搬送路811と第二搬送路812との間に位置する。
現像剤攪拌搬送部材85は、第一搬送スクリュー851と、第二搬送スクリュー852とを含む。第一搬送路811には第一搬送スクリュー851が配置されている。第二搬送路812には第二搬送スクリュー852が配置されている。第一搬送スクリュー851と第二搬送スクリュー852とは略平行に配置される。
第一搬送スクリュー851は回転し、第一搬送路811内の現像剤1を攪拌しながら搬送する。同様に、第二搬送スクリュー852は回転し、第二搬送路812内の現像剤1を攪拌しながら搬送する。その結果、現像剤1は、第一搬送路811と第二搬送路812との間を循環しながら搬送される。
現像剤担持体82は、現像剤攪拌搬送部材85に対向し、筐体80に回転可能に支持される。現像剤担持体82の内部には、円柱状のマグネット(不図示)が回転不能に固定される。マグネットは複数の磁極を有している。マグネットは、例えば、汲上極821、規制極822及び主極823を有する。汲上極821は現像剤攪拌搬送部材85に対向している。規制極822は現像剤規制部材84に対向している。主極823はトナー担持体83に対向している。
現像剤担持体82は、汲上極821の磁力によって現像剤搬送路81から現像剤担持体82の周面82s上に、現像剤1を磁気的に汲み上げる(受け取る)。汲み上げられた現像剤1は、現像剤担持体82の周面82s上に現像剤1の層(磁気ブラシ層)として磁気的に保持される。保持された現像剤1は、現像剤担持体82の回転に伴って現像剤規制部材84へ搬送される。
現像剤規制部材84は、現像剤担持体82の回転方向において現像剤攪拌搬送部材85よりも下流側に設けられる。現像剤規制部材84は、現像剤担持体82の周面82sに磁気的に付着した現像剤1の層厚を規制する。現像剤規制部材84は、現像剤担持体82の長手方向に沿って延びる。現像剤規制部材84は、例えば、磁性材料で構成される板状の部材である。現像剤規制部材84は、筐体80に固定された支持部材841によって支持されている。現像剤規制部材84は、規制面842を有する。規制面842は、現像剤規制部材84の先端面に相当する。規制面842と現像剤担持体82の周面82sとの間には、第一ギャップ(いわゆる規制ギャップ)G1が設けられる。
現像剤規制部材84は、現像剤担持体82の規制極822によって磁化される。これにより、現像剤規制部材84の規制面842と規制極822との間の第一ギャップG1に、磁路が形成される。汲上極821によって現像剤担持体82の周面82s上に付着した現像剤1の層は、現像剤担持体82の回転に伴って第一ギャップG1内に搬送される。続いて、現像剤1の層厚が第一ギャップG1において規制される。これにより、現像剤担持体82の周面82s上には所定の厚さの現像剤1の層が形成される。
トナー担持体83は、現像剤担持体82の回転方向において現像剤規制部材84よりも下流側に設けられる。トナー担持体83は、現像剤担持体82に対向し、筐体80に回転可能に支持される。トナー担持体83の周面83sと現像剤担持体82の周面82sとの間には、第二ギャップG2が設けられる。
トナー担持体83は、現像剤担持体82の周面82s上に形成された現像剤1の層に接触しながら回転する。そして、第二ギャップG2において、トナー担持体83及び現像剤担持体82に、それぞれ所定のバイアスが印加される。トナー担持体83に印加されるバイアスの絶対値V83は、現像剤担持体82に印加されるバイアスの絶対値V82より小さい。これにより、トナー担持体83の周面83sと現像剤担持体82の周面82sとの間には所定の電位差が生じる。トナーの帯電極性は、例えば、トナー担持体83及び現像剤担持体82に印加されるバイアスの極性と同じである。そのため、生じた電位差により、現像剤担持体82の周面82s上に形成された現像剤1の層から、トナー(多数のトナー粒子2)がトナー担持体83の周面83sに移動する。現像剤1の層に含まれるキャリア(多数のキャリア粒子5)は現像剤担持体82の周面82sに残る。これにより、トナー担持体83の周面83s上に、トナー(多数のトナー粒子2)の層が形成される。
トナー担持体83は、筐体80に形成された開口を通して像担持体11と対向している。トナー担持体83の周面83sと像担持体11の周面との間には、第三ギャップG3が設けられる。
トナー担持体83の周面83s上に形成されたトナー(多数のトナー粒子2)の層は、トナー担持体83の回転に伴って像担持体11の周面11sに向けて搬送される。そして、第三ギャップG3において、トナー担持体83に所定のバイアスが印加される。トナー担持体83に印加されるバイアスの絶対値V83は、像担持体11の露光領域の表面電位の絶対値V11Eより大きい。トナー担持体83に印加されるバイアスの絶対値V83は、像担持体11の非露光領域の表面電位の絶対値V11UEより小さい。これにより、像担持体11の周面11sとトナー担持体83の周面83sとの間には所定の電位差が生じる。トナーの帯電極性は、例えば、トナー担持体83に印加されるバイアス及び像担持体11の帯電極性と同じである。そのため、生じた電位差により、トナー担持体83の周面83s上に形成されたトナー(多数のトナー粒子2)の層からトナーが像担持体11の周面11sの露光領域に移動する。これにより、像担持体11の周面11sに形成された静電潜像(露光領域に相当)がトナー像として現像される。
(リフレッシュ動作)
現像部14は、現像動作に加えて、リフレッシュ動作を更に行うこともできる。リフレッシュ動作は、現像部14が現像を行っていないとき(例えば非画像形成時)に、現像部14が像担持体11へトナーを排出する動作である。リフレッシュ動作は、例えば、記録媒体Pへの印字率が閾値を下回る場合に実行される。リフレッシュ動作は、例えば、記録媒体Pのシート間又は印字ジョブ間において実行される。記録媒体Pのシート間は、複数枚の記録媒体Pに連続して画像を形成する場合に、一枚の記録媒体Pに画像を形成するための現像動作を終えた後、次の一枚の記録媒体Pに画像を形成するための現像動作を開始するまでの間に相当する。印字ジョブ間は、複数枚の記録媒体Pに連続して画像を形成する一連の印字ジョブを終えた後、次の一連の印字ジョブを開始するまでの間に相当する。
リフレッシュ動作においては、例えば、ソリッド画像に対応する静電潜像が像担持体11上に形成される。つまり、像担持体11の周面11sの全体が露光領域に設定される。そして、現像部14が、現像剤1に含まれるトナー(多数のトナー粒子2)を、像担持体11の周面(表面)11sに形成されたソリッド画像に対応する静電潜像に供給する。現像部14がトナーを像担持体11の周面11sに形成された静電潜像に供給する動作は、上述した現像動作と同様である。
リフレッシュ動作には次の利点がある。印字率が低い画像を連続して形成した場合、トナー担持体83から像担持体11へ供給するトナーの量が減少する。そのため、現像部14内にトナーが長時間滞留する傾向がある。これにより、現像部14内のトナーが劣化し、形成画像の画像濃度の低下及びカブリの発生が引き起こされることがある。リフレッシュ動作を行うことにより、現像部14内にトナーが長時間滞留することを抑制することができる。その結果、形成画像の画像濃度の低下及びカブリの発生を抑制することができる。
しかし、リフレッシュ動作を実施する現像部14を備える画像形成装置100は、像担持体11の感光層112の絶縁破壊を引き起こし易い。リフレッシュ動作時に多くのトナーが像担持体11上に排出され、像担持体11とクリーニング部16の先端部とが接触する領域にトナーが滞留し易いからである。しかし、本実施形態の現像剤1は、既に述べたように、感光層112の絶縁破壊の発生を抑制でき、形成画像における黒点の発生を抑制することができる。そのため、本実施形態の現像剤1を用いることにより、画像形成装置100がリフレッシュ動作を実施する現像部14を備える場合であっても、形成画像における黒点の発生を抑制することができる。
以上、図4を参照して、タッチダウン現像方式を採用する現像部14を例に挙げて説明した。しかし、現像部14の現像方式は特に限定されず、二成分現像方式又はその他の現像方式を採用してもよい。二成分現像方式を採用する現像部14は、トナー担持体83を備えないこと以外は、上述したタッチダウン現像方式を採用する現像部14と同様の構成を有する。二成分現像方式では、所定のバイアスを現像剤担持体82に印加する。これにより、像担持体11の周面11sと現像剤担持体82の周面82sとの間に電位差が生じる。生じた電位差により、現像剤担持体82の周面82s上に形成された現像剤1の層から、像担持体11の周面11sにトナー(多数のトナー粒子2)が移動する。キャリア(多数のキャリア粒子5)は、現像剤担持体82の周面82s上に残る。これにより、像担持体11の周面11sに形成された静電潜像がトナー像として現像される。
本発明の実施例について説明する。しかし、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。
<1.樹脂粒子の製造>
トナー粒子を形成するための樹脂粒子として、樹脂粒子A〜Mを以下の方法で製造した。
(樹脂粒子R−Aの製造)
攪拌機、冷却管、温度計及び窒素導入管を備えた1000mLの四つ口フラスコを準備した。フラスコ内に、メタクリル酸ブチル(BMA)100gと、スチレン20gと、架橋剤としてのジビニルベンゼン(DVB)70gと、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(DBS)6gと、重合開始剤としてのベンゾイルパーオキサイド(BPO)15gと、イオン交換水600gとを、攪拌しながら投入した。フラスコ内に窒素ガスを導入しながら、フラスコの内容物を90℃で3時間、攪拌下で反応(共重合)させた。その結果、反応生成物(樹脂粒子R−A)のエマルションが得られた。樹脂粒子R−Aのエマルションを冷却し、洗浄し、脱水した。これにより、エマルションから共重合体粒子(樹脂粒子R−A)を分離した。樹脂粒子R−Aの数平均一次粒子径は90nmであった。
(樹脂粒子R−B〜R−Mの製造)
以下の点を変更した以外は、樹脂粒子R−Aの製造と同様の方法で、樹脂粒子R−B〜R−Mの各々を製造した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(DBS)の添加量を、樹脂粒子R−Aの製造における6gから、表1に示す添加量に変更した。ジビニルベンゼン(DVB)の添加量を、樹脂粒子R−Aの製造における70gから、表1に示す添加量に変更した。フラスコの内容物の反応時間を樹脂粒子R−Aの製造における3時間から変更することにより、樹脂粒子の数平均一次粒子径を、樹脂粒子R−Aの90nmから、表1に示す数平均一次粒子径に変更した。なお、フラスコの内容物の反応時間が長くなるほど、樹脂粒子の数平均一次粒径は大きくなる。
(数平均一次粒子径の測定)
樹脂粒子R−A〜R−Mの各々の数平均一次粒子径を、以下の方法で測定した。電界放射型走査型電子顕微鏡(FE−SEM、日本電子株式会社製「JSM−3000」)を用いて、測定試料(樹脂粒子)を拡大倍率10万倍にて観察した。顕微鏡の視野中に観察された樹脂粒子から、10個の樹脂粒子を無作為に選択した。選択された10個の樹脂粒子の一次粒子径(樹脂粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径、即ち円相当径)を、各々測定した。10個の樹脂粒子の一次粒子径の和を、測定した樹脂粒子の個数(10個)で除算した。これにより、樹脂粒子の数平均一次粒子径を算出した。
(凝集度Y160の測定)
樹脂粒子R−A〜R−Mの各々の凝集度Y160を、以下の方法で測定した。凝集度Y160の測定環境は、温度23℃且つ湿度50%RHであった。凝集度Y160を測定するための治具として、円柱状の穴(直径10mm、深さ10mm、材質SUS304)が形成された台と、圧子(直径10mm、材質SUS304)と、加熱器とを備える治具を使用した。なお、SUS304は、オーステナイトステンレス鋼(鉄(Fe)−クロム(Cr)−ニッケル(Ni)合金、ニッケル含有率8%、クロム含有率18%)である。
治具の円柱状の穴に、10mgの測定試料(樹脂粒子R−A〜R−Mの何れか)を投入した。投入した10mgの測定試料を160℃に加熱しながら、圧子を用いて0.1kgf/mm2(100N)の圧力を5分間測定試料に付与した。圧力を付与した後、測定試料の全量を回収した。回収した測定試料の質量(篩を用いて分離する前の測定試料の質量)M160Bを測定した。
その後、回収した測定試料を、目開き75μmの篩(JIS Z8801−1で規定される200メッシュ、線径50μm及び平織の正方形のふるい目を有する篩)の上にセットした。下方から吸引機(アマノ株式会社製「V−3SDR」)を用いて吸引することにより、測定試料を分離した。篩を用いて分離した後に篩上に残留した測定試料の質量M160Aを測定した。
篩を用いて分離する前の測定試料の質量(M160B)と、篩を用いて分離した後に篩上に残留した測定試料の質量(M160A)とから、下記式(1)に基づき、160℃における測定試料の凝集度Y160を算出した。
160(質量%)=100×M160A/M160B・・・(1)
(導電率の測定)
樹脂粒子R−A〜R−Mの各々の分散液の導電率を、以下の方法で測定した。ビーカーに蒸留水100mLと測定試料(樹脂粒子R−A〜R−Mの何れか)0.1gとを入れた。ビーカーの内容物を、超音波洗浄機(株式会社エスエヌディ製「US−18KS」、槽容量:18L、高周波出力:360W、発振方式:BLT(ボルト締めランジュバン型振動子)による自励発振、発振周波数:38kHz)を用いて、2分間分散させ、分散液を得た。電気伝導率計(株式会社堀場製作所製「ポータブル型 電気伝導率計 ES−71」)を用いて、分散液の導電率を測定した。
測定された樹脂粒子R−A〜R−Mの数平均一次粒子径、凝集度Y160及び導電率を、表1に示す。表1中、BMA、DBS、BPO、DVB及びY160は、各々、メタクリル酸ブチル、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(乳化剤)、ベンゾイルパーオキサイド(重合開始剤)、ジビニルベンゼン(架橋剤)及び160℃における樹脂粒子の凝集度を示す。表1中、数平均一次粒子径の測定対象は、樹脂粒子である。表1中、導電率の測定対象は、100mLの蒸留水に0.1gの樹脂粒子を分散させた分散液である。
Figure 0006409799
<2.現像剤A−1の製造>
(トナー母粒子の製造)
まず、トナー粒子を製造するためのトナー母粒子を製造した。トナー母粒子の原料として、以下の結着樹脂、着色剤、電荷制御剤及び離型剤を使用した。
結着樹脂 :ポリエステル樹脂(酸価5.6、融点105℃)
着色剤 :銅フタロシアニン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)
電荷制御剤:4級アンモニウム塩(オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)P−51」)
離型剤 :エステルワックス(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−3」、溶融温度73℃)
100質量部の結着樹脂、5質量部の離型剤、4質量部の着色剤、1質量部の電荷制御剤を、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて攪拌し、混合物を得た。混合物を、2軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて溶融しながら混練した。得られた溶融混錬物を、粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミル RS型」)で粉砕した。得られた粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて分級した。これにより、トナー母粒子を得た。得られたトナー母粒子の体積中位径D50は、6.8μmであった。
(トナーの製造)
100質量部のトナー母粒子と、1質量部の疎水性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)RA−200H」)とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて、回転数3500rpmで5分間混合した。続いて、混合物に、外添剤粒子としての1質量部の樹脂粒子R−Aを添加し、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて、回転数3500rpmで更に5分間混合した。その結果、現像剤A−1用のトナーが得られた。
(キャリアC−Aの製造)
キャリアコアとして、ノンコートフェライトコア(パウダーテック株式会社製「EF−35B」、数平均一次粒子径35μm)を使用した。次に、キャリアコート層形成用液Aを調製した。詳しくは、ポリアミドイミド樹脂(無水トリメリット酸と4,4‘−ジアミノジフェニルメタンとの共重合体)を水で希釈し、樹脂溶液を調製した。樹脂溶液に、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA、パーフルオロオクタン酸の含有量:3ppm)と、非イオン界面活性剤としてのポリオキシエチレンアルキルエーテルとを加えて分散させた。その結果、キャリアコート層形成用液Aが得られた。キャリアコート層形成用液Aの固形分濃度は10質量%であった。キャリアコート層形成用液A中のポリアミドイミド樹脂とPFAとの質量比は2/8であった。
キャリアコート層形成用液Aの50質量部を、流動層コーティング装置(フロイント産業株式会社製「スパイラフロー(登録商標)SFC−5」)を用いて、100℃の熱風を送り込みながら、キャリアコア1000質量部に噴霧した。その結果、キャリアコアが、未硬化の有機層(流動層)で被覆された。未硬化の有機層(流動層)で被覆されたキャリアコアを、乾燥機を用いて、220℃で1時間加熱した。これにより、流動層を硬化させた。その結果、キャリアコアと、キャリアコアを覆うキャリアコート層(フッ素含有樹脂を含む樹脂層)とを有するキャリアC−Aが得られた。
(トナーとキャリアとの混合)
9質量部の現像剤A−1用のトナーと、100質量部のキャリアC−Aとを、粉体混合機(愛知電機株式会社製「ロッキングミキサー(登録商標)」、混合方式:容器回転揺動方式)を用いて30分間混合した。その結果、現像剤A−1が得られた。
<3.現像剤A−2〜A−7及びB−1〜B−6の製造>
以下の点を変更した以外は、現像剤A−1の製造と同様の方法で、現像剤A−2〜A−7及びB−1〜B−6の各々を製造した。トナーの製造で使用した外添剤粒子を、現像剤A−1の製造における樹脂粒子R−Aから、表2に示す種類の外添剤粒子(樹脂粒子R−B〜R−Mの何れか)に変更した。
<4.現像剤B−7の製造>
以下の点を変更した以外は、現像剤A−1の製造と同様の方法で、現像剤B−7を製造した。トナーの製造で使用した外添剤粒子を、現像剤A−1の製造における樹脂粒子R−Aから、数平均一次粒子径100nmのコロイダルシリカ粒子に変更した。
<5.現像剤B−8の製造>
以下の点を変更した以外は、現像剤A−1の製造と同様の方法で、現像剤B−8を製造した。トナーとキャリアとの混合で使用したキャリアを、現像剤A−1の製造におけるキャリアC−Aから、キャリアC−Bに変更した。キャリアC−Bは以下のように製造した。
(キャリアC−Bの製造)
キャリアコアとして、ノンコートフェライトコア(パウダーテック株式会社製「EF−35B」、数平均一次粒子径35μm)を使用した。次に、キャリアコート層形成用液Bを調製した。詳しくは、シリコーン樹脂溶液(東レダウコーニング株式会社製「SR2440」)300質量部と、シランカップリング剤(信越化学工業株式会社製「KBM−403」、成分:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)3質量部と、トルエン300質量部とを、ホモミキサーを用いて20分間混合し分散させた。その結果、キャリアコート層形成用液Bが得られた。キャリアコート層形成用液Bの固形分濃度は50質量%であった。キャリアコート層形成用液Bの80質量部を、流動層コーティング装置(フロイント産業株式会社製「スパイラフロー(登録商標)SFC−5」)を用いて、100℃の熱風を送り込みながら、キャリアコア1000質量部に噴霧した。その結果、キャリアコアが、未硬化の有機層(流動層)で被覆された。未硬化の有機層(流動層)で被覆されたキャリアコアを、乾燥機を用いて、250℃で1時間加熱した。これにより、流動層を硬化させた。その結果、キャリアコアと、キャリアコアを覆うキャリアコート層(シリコーン樹脂を含む樹脂層)とを有するキャリアC−Bが得られた。
<6.評価方法>
現像剤A−1〜A−7及びB−1〜B−8と評価機とを用いて、異なる印字率の画像を用紙に形成し、画像評価を行った。評価機として、カラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa7551ci」、像担持体:アモルファスシリコン感光体、現像方式:非磁性二成分乾式タッチダウン現像方式)を使用した。この評価機の現像部は、印字率1%の画像を形成する場合に、非画像形成時に定期的にリフレッシュ動作(トナーの強制排出動作)を行う。用紙として、カラー/モノクロ兼用紙(富士ゼロックス株式会社製「C2」)を使用した。二成分現像剤をシアン用の現像装置に投入した。また、補充用のトナーをシアン用のトナーコンテナに投入した。画像形成を行った環境は、温度23℃且つ相対湿度50%RHであった。
(初期の画像評価)
現像剤と評価機とを用いて、1枚の用紙に画像Nを形成した。画像Nは、印字率5%の画像部と、白紙画像部と、ソリッド画像部とを含んでいた。形成された画像Nのソリッド画像部の画像濃度(初期の画像濃度)を測定した。また、形成された画像Nの白紙画像部のカブリ濃度(初期のカブリ濃度)を測定した。測定された初期の画像濃度(ID)及び初期のカブリ濃度(FD)を、表2に示す。
(印字率5%の画像を10万枚印刷後の画像評価)
現像剤と評価機とを用いて、10万枚の用紙に画像Nを形成した。画像Nは、印字率5%の画像部と、白紙画像部と、ソリッド画像部とを含んでいた。10万枚目に形成された画像Nのソリッド画像部の画像濃度を測定した。10万枚目に形成された画像Nの白紙画像部のカブリ濃度を測定した。また、10万枚目に形成された画像Nの白紙画像部について黒点の有無を確認した。測定された画像濃度(ID)、カブリ濃度(FD)及び黒点の有無の評価を、表2に示す。
(印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像評価)
現像剤と評価機とを用いて、2万枚の用紙に画像Lを形成した。画像Lは、印字率1%の画像部と、白紙画像部と、ソリッド画像部とを含んでいた。2万枚目に形成された画像Lのソリッド画像部の画像濃度を測定した。2万枚目に形成された画像Lの白紙画像部のカブリ濃度を測定した。また、2万枚目に形成された画像Lの白紙画像部について黒点の有無を確認した。続いて、2万枚印刷後の像担持体の表面を肉眼で観察し、像担持体の表面における外添剤粒子の付着の有無(ドラム付着の有無)を確認した。なお、像担持体の表面に外添剤が付着すると、形成画像に白点のような画像不良が引き起こされる傾向がある。測定された画像濃度(ID)、カブリ濃度(FD)、黒点の有無の評価及びドラム付着の有無を、表3に示す。
(印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像評価)
現像剤と評価機とを用いて、1万枚の用紙に画像Hを形成した。画像Hは、印字率50%の画像部と、白紙画像部と、ソリッド画像部とを含んでいた。1万枚目に形成された画像Hのソリッド画像部の画像濃度を測定した。1万枚目に形成された画像Hの白紙画像部のカブリ濃度を測定した。また、1万枚目に形成された画像Hの白紙画像部について黒点の有無を確認した。測定された画像濃度(ID)、カブリ濃度(FD)及び黒点の有無を、表4に示す。
(画像濃度の測定)
ソリッド画像部の画像濃度は、反射濃度計(X−rite社製「RD914」)を用いて測定した。1.200以上の画像濃度の画像が形成された現像剤を合格とした。1.200未満の画像濃度の画像が形成された現像剤を不合格とした。
(カブリ濃度の測定)
白紙画像部の画像濃度は、反射濃度計(X−rite社製「RD914」)を用いて測定した。白紙部の画像濃度からベースペーパーの画像濃度を引いた値を、カブリ濃度とした。0.008以下のカブリ濃度の画像が形成された現像剤を合格とした。0.008を超えるカブリ濃度の画像が形成された現像剤を不合格とした。
(黒点の有無の確認)
形成画像について、肉眼で黒点の有無を確認した。確認結果から下記評価基準に従って、黒点の有無を評価した。黒点の有無の評価がA又はBである現像剤を合格とした。黒点の有無の評価がCである現像剤を不合格とした。
評価A:黒点が確認されない。
評価B:黒点が1個又は2個確認される。
評価C:黒点が3個以上確認される。
Figure 0006409799
Figure 0006409799
Figure 0006409799
現像剤A−1〜A−7は、トナー粒子を複数含むトナーと、キャリア粒子を複数含むキャリアとを含んでいた。キャリア粒子は、キャリアコアと、キャリアコアを被覆するキャリアコート層とを有していた。キャリアコート層は、フッ素含有樹脂を含んでいた。トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に備えられる複数の樹脂粒子とを有していた。樹脂粒子の数平均一次粒子径は、70nm以上200nm以下であった。100mLの蒸留水に0.1gの前記樹脂粒子を分散させた分散液の導電率は、2.5μS/m以上6.0μS/m以下であった。樹脂粒子の凝集度Y160は、15質量%以上40質量%以下であった。そのため表2〜表4に示すように、現像剤A−1〜A−7では、初期の画像、印字率5%の画像を10万枚印刷後の画像、印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像及び印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像の何れにおいても、画像濃度に優れ、カブリ及び黒点の発生が抑制されていた。また、現像剤A−1〜A−7では、像担持体への外添剤粒子の付着が抑制されていた。
現像剤B−1では、樹脂粒子の凝集度Y160が40質量%を超えていた。そのため表3に示すように、現像剤B−1では、像担持体に外添剤粒子(樹脂粒子)が付着した。
現像剤B−2では、樹脂粒子の凝集度Y160が15質量%未満であった。そのため表3及び表4に示すように、現像剤B−2では、印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像及び印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像に黒点が発生した。
現像剤B−3では、樹脂粒子の分散液の導電率が2.5μS/m未満であった。そのため表3及び表4に示すように、現像剤B−3では、印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像及び印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像に黒点が発生した。
現像剤B−4では、樹脂粒子の分散液の導電率が6.0μS/mを超えていた。そのため表4に示すように、現像剤B−4では、印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像にカブリが発生した。
現像剤B−5では、樹脂粒子の数平均一次粒子径が70nm未満であった。そのため表3に示すように、現像剤B−5では、印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像において画像濃度が低かった。
現像剤B−6では、樹脂粒子の数平均一次粒子径が200nmを超えていた。そのため表3及び表4に示すように、現像剤B−6では、印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像及び印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像に黒点が発生した。
現像剤B−7では、トナー母粒子の表面にシリカ粒子が備えられており、樹脂粒子が備えられていなかった。そのため、表3及び表4に示すように、現像剤B−7では、印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像及び印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像に黒点が発生した。また、表4に示すように、現像剤B−7では、印字率50%の画像を1万枚印刷後の画像にカブリが発生した。
現像剤B−8には、キャリアC−Bが含まれていた。しかし、キャリアC−Bのキャリアコート層はフッ素含有樹脂を含んでいなかった。そのため、表3に示すように、現像剤B−8では、印字率1%の画像を2万枚印刷後の画像において画像濃度が低かった。これは、シリコーン樹脂のキャリアコート層を含むキャリア粒子によって、トナーが過帯電されたためと考えられる。
本発明に係る現像剤は、プリンター及び複合機のような画像形成装置により画像を形成するために利用できる。本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法は、画像を形成するために利用できる。
1 現像剤
2 トナー粒子
3 トナー母粒子
4 樹脂粒子
5 キャリア粒子
6 キャリアコア
7 キャリアコート層
11 像担持体
14 現像部
100 画像形成装置

Claims (9)

  1. トナーとキャリアとを含む、現像剤であって、
    前記キャリアは、キャリア粒子を複数含み、
    前記キャリア粒子は、キャリアコアと、前記キャリアコアを被覆するキャリアコート層とを有し、
    前記キャリアコート層は、フッ素含有樹脂を含み、
    前記トナーは、トナー粒子を複数含み、
    前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に備えられる複数の樹脂粒子とを有し、
    前記樹脂粒子の数平均一次粒子径は、70nm以上200nm以下であり、
    100mLの蒸留水に0.1gの前記樹脂粒子を分散させた分散液の導電率は、2.5μS/m以上6.0μS/m以下であり、
    下記式(1)で表される前記樹脂粒子の凝集度Y160は、15質量%以上40質量%以下である、現像剤。
    160=100×M160A/M160B・・・(1)
    (式(1)中、
    160Bは、温度160℃で5分間0.1kgf/mm2の圧力が付与された前記樹脂粒子の質量を表し、
    160Aは、温度160℃で5分間0.1kgf/mm2の圧力が付与された前記樹脂粒子を目開き75μmの篩を用いて分離し、分離後に前記篩の上に残留した前記樹脂粒子の質量を表す。)
  2. 前記樹脂粒子は、アクリル酸又はアクリル酸誘導体と、スチレン又はスチレン誘導体と、架橋剤との共重合体を含む、請求項1に記載の現像剤。
  3. 前記架橋剤の含有量は、アクリル酸又はアクリル酸誘導体100質量部に対して、35質量部以上85質量部以下である、請求項2に記載の現像剤。
  4. 前記フッ素含有樹脂は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体である、請求項1〜3の何れか一項に記載の現像剤。
  5. 前記キャリアコート層は、ポリアミドイミド樹脂を更に含む、請求項1〜4の何れか一項に記載の現像剤。
  6. トナー像を担持する像担持体と、
    請求項1〜5の何れか一項に記載の現像剤に含まれる前記トナーを、前記像担持体の表面に形成された静電潜像に供給して、前記静電潜像を前記トナー像として現像する現像部と
    を備え、
    前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体である、画像形成装置。
  7. 前記現像部が前記現像を行っていないときに、前記現像部は前記像担持体へ前記トナーを排出する、請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 現像部が、請求項1〜5の何れか一項に記載の現像剤に含まれる前記トナーを、像担持体の表面に形成された静電潜像に供給して、前記静電潜像をトナー像として現像する現像工程を含み、
    前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体である、画像形成方法。
  9. 前記現像部が前記現像を行っていないときに、前記現像部が前記像担持体へ前記トナーを排出するトナー排出工程を更に含む、請求項8に記載の画像形成方法。
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