JP7127261B2 - 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、「トナー粒子とキャリア粒子を含有する2成分現像剤であって、前記トナー粒子は少なくとも結着樹脂、着色剤、荷電制御剤及び外添剤を含有し、前記キャリア粒子は樹脂からなる被覆層を有し、前記被覆層は、ブラック用キャリア被覆層とカラー用キャリア被覆層から形成され、前記被覆層の膜厚は、カラーキャリア膜厚dcがブラックキャリア膜厚dbkより小さく、カラー用キャリアのキャリア抵抗値はブラック用キャリアと同じか又は10-2Ωcm以下である」ことが開示されている。
特許文献3には、「複数色のトナー像を順次転写して画像を形成する画像形成方法に用いる現像剤を構成するキャリアであって、最初にトナー像を転写する現像剤のキャリアにおけるキャリア抵抗R1を、それ以降に転写する各色の現像剤のキャリアにおけるキャリア抵抗R2~Rn(nは画像を形成するトナーの全色数を示し、Rnはn番目に転写する現像剤のキャリアにおけるキャリア抵抗を示す。)よりも小さくした」ことが開示されている。
特に、低密度画像(例えば、画像密度1%の画像)を連続で形成すると、第1のキャリアが第2の現像手段にまで混入し易いことがある。
ここで、「白抜け」とは、本来トナーが付着して画像となるべき箇所にトナーが付着せず、画像の一部が抜けた状態又は画像の一部の濃度が低下した状態を指す。
第1の像保持体と第1のトナー及び第1のキャリアを含む第1の現像剤を収容し前記第1の現像剤により前記第1の像保持体の表面に形成された静電荷像を第1のトナー画像として現像する第1の現像手段とを有する第1の画像形成ユニットと、
前記第1の像保持体の表面における前記第1のトナー画像を被転写体に転写する第1の転写手段と、
前記第1の画像形成ユニットよりも前記被転写体の走行方向の下流側に配置され、第2の像保持体と第2のトナー及び第2のキャリアを含む第2の現像剤を収容し前記第2の現像剤により前記第2の像保持体の表面に形成された静電荷像を第2のトナー画像として現像する第2の現像手段とを有する第2の画像形成ユニットと、
前記第2の像保持体の表面における前記第2のトナー画像を、前記第1のトナー画像が転写された前記被転写体に転写する第2の転写手段と、を備え、
前記第1のキャリアの体積抵抗率が前記第2のキャリアの体積抵抗率よりも低く、且つ、前記第1のキャリアの体積平均粒径が前記第2のキャリアの体積平均粒径よりも小さい画像形成装置。
前記第1のキャリア及び第2のキャリアの体積抵抗率は1×106Ωcm以上1×1014Ωcm以下である<1>に記載の画像形成装置。
<3>に係る発明は、
前記第2のキャリアの体積抵抗率は、前記第1のキャリアの体積抵抗率の3.2倍以上50000倍以下である<2>に記載の画像形成装置。
<4>に係る発明は、
前記第2のキャリアの体積抵抗率は1×107Ωcm以上1×109Ωcm以下である<2>又は<3>に記載の画像形成装置。
前記第1のキャリア及び第2のキャリアの体積平均粒径は、20μm以上100μmである<1>~<4>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<6>に係る発明は、
前記第2のキャリアの体積平均粒径は、前記第1のキャリアの体積平均粒径の1.1倍以上倍2.0倍以下である<5>に記載の画像形成装置。
<7>に係る発明は、
前記第2のキャリアの体積平均粒径は、前記第1のキャリアの体積平均粒径の1.4倍以上1.8倍以下である<6>に記載の画像形成装置。
<8>に係る発明は、
前記第2のキャリアの体積平均粒径は25μm以上40μm以下である<5>~<7>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<9>に係る発明は、
前記第2のキャリアの体積平均粒径は30μm以上35μm以下である<8>に記載の画像形成装置。
前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接よりも大きい<1>~<9>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<11>に係る発明は、
前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接の1.5倍以上5.0倍以下である<10>に記載の画像形成装置。
<12>に係る発明は、
前記第2のトナーの誘電正接は、30×10-3以上70×10-3以下である<10>又は<11>に記載の画像形成装置。
<13>に係る発明は、
前記第2のトナーは、扁平形状の光輝性顔料及び白色顔料の少なくとも1種を含有する<10>~<12>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<14>に係る発明は、
前記第2のトナーは、透明トナーである<1>~<9>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
前記第1の画像形成ユニット及び前記第2の画像形成ユニットを含む3つ以上の画像形成ユニットが前記被転写体の走行方向に沿って配列し、
前記第2の画像形成ユニットは、前記3つ以上の画像形成ユニットのうち前記被転写体の走行方向の最下流に配置された、<1>~<14>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
<16>に係る発明は、
前記第1の画像形成ユニットが、前記第2の画像形成ユニットの前記被転写体の走行方向の上流側に隣接して配置される、<15>に記載の画像形成装置。
<17>に係る発明は、
前記3つ以上の画像形成ユニットのうち、前記第2の画像形成ユニット以外の画像形成ユニットがいずれも前記第1の画像形成ユニットである<16>に記載の画像形成装置。
<18>に係る発明は、
前記第1の画像形成ユニット及び前記第2の画像形成ユニットを含む3つ以上5つ以下の画像形成ユニットが前記被転写体の走行方向に沿って配列した<15>~<17>のいずれか1つに記載の画像形成装置。
第1のトナー及び第1のキャリアを含む第1の現像剤と、
扁平形状の光輝性顔料を含むトナー、白色顔料を含むトナー、又は透明トナーである第2のトナー、及び、体積抵抗率が第1のキャリアよりも高く且つ体積平均粒径が第1のキャリアよりも大きい第2のキャリアを含む第2の現像剤と、
を有する現像剤セット。
前記第1のキャリアの体積抵抗率は、前記第2のキャリアの体積抵抗率の3.2倍以上50000倍以下である<19>に記載の現像剤セット。
<21>に係る発明は、
前記第1のキャリアの体積平均粒径は、前記第2のキャリアの体積平均粒径の1.1倍以上2.0倍以下である<19>又は<20>に記載の現像剤セット。
第1の像保持体の表面に第1の静電荷像を形成し、第1のトナー及び第1のキャリアを含む第1の現像剤により前記第1の静電荷像を第1のトナー画像として現像し、被転写体に前記第1のトナー画像を転写する第1の画像形成工程と、
第2の像保持体の表面に第2の静電荷像を形成し、第2のトナー及び第2のキャリアを含む第2の現像剤により前記第2の静電荷像を第2のトナー画像として現像し、前記第1のトナー画像が転写された前記被転写体に前記第2のトナー画像を転写する第2の画像形成工程と、を有し、
前記第1のキャリアの体積抵抗率が前記第2のキャリアの体積抵抗率よりも低く、且つ、前記第1のキャリアの体積平均粒径が前記第2のキャリアの体積平均粒径よりも小さい画像形成方法。
前記第2のキャリアの体積抵抗率は、前記第1のキャリアの体積抵抗率の3.2倍以上50000倍以下である<22>に記載の画像形成方法。
<24>に係る発明は、
前記第2のキャリアの体積平均粒径は、前記第1のキャリアの体積平均粒径の1.1倍以上倍2.0倍以下である<22>又は<23>に記載の画像形成方法。
前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接よりも大きい<22>~<24>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
<26>に係る発明は、
前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接の1.5倍以上5.0倍以下である<25>に記載の画像形成方法。
前記第1の画像形成工程及び前記第2の画像形成工程を含む3つ以上の画像形成工程を有し、
前記第2の画像形成工程は、前記3つ以上の画像形成工程のうち最後に行われる画像形成工程である、<22>~<26>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
<28>に係る発明は、
前記第1の画像形成工程が、前記第2の画像形成工程の直前に行われる画像形成工程である<27>に記載の画像形成方法。
<29>に係る発明は、
前記3つ以上の画像形成工程のうち、前記第2の画像形成工程以外の画像形成工程がいずれも前記第2の画像形成工程である<28>に記載の画像形成方法。
<30>に係る発明は、
前記第1の画像形成工程及び前記第2の画像形成工程を含む3つ以上5つ以下の画像形成工程を有する<27>~<29>のいずれか1つに記載の画像形成方法。
<4>に係る発明によれば、前記第2のキャリアの体積抵抗率が107Ωcm未満又は109Ωcmを超える場合に比べ、濃度ムラの発生及び電荷注入によるキャリア飛散を抑制した画像形成装置が提供される。
<8>、<9>に係る発明によれば、前記第2のキャリアの体積平均粒径が25μm未満又は40μmを超える場合に比べ、画像の白抜け及びキャリア飛散を抑制した画像形成装置が提供される。
<20>に係る発明によれば、前記第1のキャリアの体積抵抗率が前記第2のキャリアの体積抵抗率の3.2倍未満又は50000を超える場合に比べ、濃度ムラの発生及び電荷注入によるキャリア飛散を抑制した現像剤セットが提供される。
<21>に係る発明によれば、前記第1のキャリアの体積平均粒径が前記第2のキャリアの体積平均粒径の1.1倍未満又は2.0倍を超える場合に比べ、画像の白抜け及びキャリア飛散を抑制した現像剤セットが提供される。
<24>に係る発明によれば、前記第1のキャリアの体積平均粒径が前記第2のキャリアの体積平均粒径の1.1倍未満又は2.0倍を超える場合に比べ、画像の白抜け及びキャリア飛散を抑制した画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置及び画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、第1の画像形成ユニットと、第1の画像形成ユニットよりも被転写体の走行方向の下流側に配置された第2の画像形成ユニットと、を備えている。
以下、画像形成ユニットを単に「ユニット」ともいう。また、被転写体の走行方向の下流側を単に「下流側」ともいい、被転写体の走行方向の上流側を単に「上流側」ともいう。
第1のユニットは、第1の像保持体と、第1の像保持体の表面に形成された静電荷像を第1の現像剤によりトナー画像として現像する第1の現像手段と、を有する。また、第2のユニットは、第2の像保持体と、第2の像保持体の表面に形成された静電荷像を第2の現像剤によりトナー画像として現像する第2の現像手段と、を有する。
そして、第1の現像手段には、第1のトナーと第1のキャリアとを含む第1の現像剤が、第2の現像手段には、第2のトナーと第2のキャリアとを含む第2の現像剤が、それぞれ収容されている。
また、本実施形態に係る画像形成装置は、第1の現像手段によって第1の像保持体の表面に形成されたトナー画像を被転写体に転写する第1の転写手段と、第2の現像手段によって、第2の像保持体の表面に形成されたトナー画像を、第1のトナー画像が転写された被転写体に転写する第2の転写手段と、を備えている。
そして、本実施形態に係る画像形成装置では、第1のキャリアの体積抵抗率が第2のキャリアの体積抵抗率よりも低く、且つ、第1のキャリアの体積平均粒径が第2のキャリアの体積平均粒径よりも小さい。
そして、本実施形態に係る画像形成方法では、第1のキャリアの体積抵抗率が第2のキャリアの体積抵抗率よりも低く、且つ、第1のキャリアの体積平均粒径が第2のキャリアの体積平均粒径よりも小さい。
本実施形態においては、第1のユニットは、1つでもよく、複数でもよい。つまり、第1のユニットを複数備えた画像形成装置では、複数の第1のユニットそれぞれに収容された第1のキャリアのいずれもが、第2のキャリアの体積抵抗率よりも低く、且つ、第1のキャリアの体積平均粒径よりも小さい。また、第1のユニットを複数備えた画像形成装置では、第1の転写手段も、第1のユニットの数と同じ数だけ備える。
また、画像形成装置は、第1のユニット及び第2のユニット以外のその他のユニット(例えば、第1のユニットよりも上流側に配置されたユニット、第2のユニットよりも下流側に配置されたユニット等)を備えていてもよい。
この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと推察される。
これらの特色トナーと組み合わせるキャリアは、例えば、トナーの特性や用途に合わせて設計される。そのため、従来のトナーと組み合わせるキャリアとは異なる特性(例えば体積抵抗率)を有するキャリアが用いられることがある。
また、例えば、透明トナー(すなわち、着色剤を含まない、又は、着色剤の含有量がトナー粒子の1.0質量%以下であるトナー)は、透明な皮膜を形成する等の点から、厚いトナー像を形成する用途に用いることが多いため、従来のキャリアよりも体積抵抗率の高いキャリアと組み合わせられる。
これらの理由から、例えば、特色トナーを含む現像剤と従来のトナーを含む現像剤とを各ユニットの現像手段に収容した画像形成装置では、ユニットごとに収容されたキャリアの体積抵抗率が異なることとなる。
また、特色トナーに限らず、従来のイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、及びブラックトナーにおいても、例えば、トナーの特性や用途が異なる場合など、互いに体積抵抗率の異なるキャリアをそれぞれ用いることもある。
そして、第1のユニット及び第2のユニットが被転写体の走行方向に沿って配列している場合、例えば、第1のユニットで形成された第1のトナー画像を被転写体に転写した後、第2のユニットで形成された第2のトナー画像を前記被転写体に重ねて転写する。
このとき、第1のユニットに収容された第1のキャリア(すなわち、相対的に体積抵抗率の低いキャリア)が、第1のトナー画像に混入すると、被転写体上の第1のトナー画像を通じて第2の画像形成ユニットにおける第2の現像手段にまで混入することがある。
まず、第1のユニットにおける第1の像保持体上に形成された第1のトナー像に第1のキャリアが混入すると、第1のキャリアを含む第1のトナー画像が第1の転写手段によって第1の像保持体から被転写体に転写される。そして、第2の像保持体上に形成された第2のトナー像が第2の転写手段によって被転写体に転写される際に、被転写体上の第1のトナー像に含まれる第1のキャリアが、第2の像保持体に移行して第2の現像手段に入り込むことがある。
この第2のトナーが引抜かれた箇所が、最終的に得られる画像上において「白抜け」や「濃度低下」として現れる。
現像手段内では、層規制部材前の現像剤滞留部において現像剤が攪拌され、現像剤の帯電が行われる。大径のキャリアは磁気結束力も大きいため、現像剤滞留部から優先的に現像ロールの表面(以降、現像スリーブともいう)へと搬送される。つまり、第2の現像手段内では、第1のキャリアが混入したとしても、第2のキャリアが優先的に現像スリーブへと搬送される。一方で、混入した第1のキャリアは小径であるため、現像剤滞留部に留まり、トナーとの間で電荷交換が密に行われる。このように、第2の現像手段に混入した小径の第1のキャリアは、トナーとの間で電荷交換が密に行われることで、仮に、トナーと逆極性の電荷が表面に残ったものであっても、表面の電荷が中和される。その結果、小径の第1のキャリアが、第2の現像手段内の現像スリーブに供給されても、上記した白抜けや濃度低下の発生を抑制しうると考えられる。
以上のようにして、低密度画像の形成が続いた後に形成した画像に発生する白抜けが抑制されると推測される。
中間転写方式の装置の場合、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。その場合、一次転写手段として、前記第1の転写手段及び前記第2の転写手段を有する。
本実施形態に係る画像形成装置の一例として、画像形成ユニットが複数設けられたタンデム型の構成であり、特色トナーとして光輝性トナーを用い、且つ、被転写体である中間転写体として中間転写ベルトを備えた中間転写方式の画像形成装置について説明する。
なお、各画像形成ユニットは、中間転写ベルト33の回転方向上流側から、画像形成ユニット50Y、50M、50C、50K、50Bの順に配列されている。
ここで、各画像形成ユニット50Y、50M、50C、50K、50Bは、収納されている現像剤中のトナーの色を除き同様の構成を有しているため、ここではイエロー画像を形成する画像形成ユニット50Yについて代表して説明する。尚、画像形成ユニット50Yと同様の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、銀(B)を付した参照符号を付すことにより、各画像形成ユニット50M、50C、50K、50Bの説明を省略する。
また、最下流側にある画像形成ユニット50B が前記第2のユニットに相当する。そして、ユニット50Bの現像装置20B(すなわち、第1の現像手段)には、前記第2のトナーに相当する光輝性トナーと、体積抵抗率が相対的に低く、体積平均粒径が相対的に小さい第2のキャリアと、を含む第2の現像剤が収容されている。
上記第1の現像剤及び第2の現像剤としては、それぞれ、後述する現像剤セットを構成する第1の現像剤及び第2の現像剤が好適に適用される。第1の現像剤及び第2の現像剤の詳細については、後述する。
ただし、ユニット50Y、50M、50C、及び50Kがそれぞれ備える像保持体としての感光体21Y、21M、21C、及び21Kが前記第1の像保持体に、各ユニット50Y、50M、50C、及び50Kにより形成されたそれぞれのトナー画像が前記第1のトナー画像に、第1のトナー画像を中間転写ベルト33に転写するそれぞれの一次転写ロール17Y、17M、17C、及び17Kが前記第1の転写手段に該当する。
また、ユニット50Bが備える像保持体としての感光体21Bが前記第2の像保持体、ユニット50Bにより形成されたトナー画像が前記第2のトナー画像、第2のトナー画像を中間転写ベルト33に転写する一次転写ロール17Bが前記第2の転写手段に該当する。
以下、なお、ユニット50Yと同様の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、銀(B)を付した参照符号を付すことにより、各ユニット50M、50C、50K、50Bの説明を省略する。
更に、JISのK-6255:1996の反発弾性試験法に規定する反発弾性(以下単に反発弾性という)が4%以上のクリーニングブレードはブレードエッジのトナー掻き取りの往復運動が起こり易くなるため、トナーすりぬけが発生し難い。また、反発弾性が85%以下のクリーニングブレードは、ブレード鳴きやブレード捲れが発生し難い。
また、トナー画像が単独又は多重転写された中間転写ベルト33は、駆動ロール22によって除電される。
本実施形態に係る画像形成装置は、上記の態様に限定されず、第1のユニットより下流側に第2のユニットが配置されていれば、配列順は、これに限られない。
また、図1に示す画像形成装置においては、第2のユニットであるユニット50Bが、全ユニットのうち、中間転写ベルト33の回転方向の最下流側に設けられているが、これに限られず、第2のユニットの下流側に更にその他のユニットが設けられていてもよい。
図1に示す画像形成装置においては、第1のユニットであるユニット50Y、50M、50C、及び50Kの4つが、第2のユニットの上流側に設けられているが、そのうち1~3つのユニットは、その他のユニットであってもよい。
第1のユニットに収容された第1のキャリアは、隣接する第2のユニットにおける第2の現像手段に混入する可能性が高いため、図1に示す画像形成装置のように、第1のユニットと第2のユニットとは、隣接することが好ましい。また、白抜けの発生を効果的に抑制する点から、図1に示す画像形成装置のように、第2のユニットの上流側のユニットは、全て第1のユニットであることが好ましい。
図1に示す画像形成装置においては、第1のトナーとして光輝性トナーを用いたが、これに限られない。なお、第1のトナーとしては、光輝性トナー、白トナー、又は透明トナーが好ましく、光輝性トナー又は白トナーがより好ましい。
プロセスカートリッジの構成については、以下に説明する。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール216及び露光のための開口部218が備えられた筐体217により、感光体207(像保持体の一例)と、感光体207の周囲に備えられた帯電ロール208(帯電手段の一例)、現像装置211(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置213(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、209は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、212は一次転写ロール(一次転写手段の一例)、220は中間転写ベルト(中間転写体の一例)を示している。
なお、プロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
現像剤セットは、第1のトナー及び第1のキャリアを含む第1の現像剤と、第2のトナー及び体積抵抗率が第1のキャリアよりも高く体積平均粒径が第1のキャリアよりも大きい第2のキャリアを含む第2の現像剤と、を有する。
ここで、本実施形態に係る現像剤セットは、第2のトナーが、扁平形状の光輝性顔料を含むトナー、白色顔料を含むトナー、又は透明トナーである。
なお、現像剤セットは、第1の現像剤を複数有していてもよいし、その他の現像剤を有していてもよい。
以下、本実施形態に係る現像剤セットに用いるキャリア(すなわち、第1のキャリア及び第2のキャリア)の詳細について説明する。
第1のキャリア及び第2のキャリアは、体積抵抗率及び体積平均粒径の大小関係が上記条件を満たすものであれば、特に限定されず、従来公知のものが使用される。例えば、芯材粒子と、芯材粒子を被覆する樹脂被覆層と、を有するキャリアが挙げられる。
本実施形態に係る現像剤セットに用いるキャリア(すなわち、第1のキャリア及び第2のキャリア)は、高画質の画像を得る観点から、体積抵抗率が1×106Ωcm以上1×1014Ωcm以下であることが好ましい。そして、第2のキャリアの体積抵抗率は、第1のキャリアの体積抵抗率より高い。
ここで、上記キャリアの体積抵抗率は、20℃における体積抵抗率であり、以下の方法で測定される。
現像装置中の現像剤をエアーブローによって、トナーとキャリアとを分離してキャリアを取り出す。このエアブローによるトナーとキャリアとの分離は繰り返し行ってもよい。
次に、20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、取り出したキャリアを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及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、印加電圧;1000V、温度;20℃、湿度;50%RHとする。測定対象物の体積電気抵抗(Ωcm)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(Ωcm)、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。
比(第2のキャリアの体積抵抗率/第1のキャリアの体積抵抗率)が上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べて電荷注入によるキャリア飛散が抑制され、上記範囲より大きい場合に比べて現像電界が小さくなることによる濃度ムラが抑制される。
なお、第2のキャリアの体積抵抗率は、1×106Ωcm以上1×1014Ωcm以下が好ましく、1×107Ωcm以上1×1012Ωcm以下がより好ましく、1×107Ωcm以上1×109Ωcm以下が更に好ましい。
現像剤セットが第1の現像剤を複数有する場合には、複数ある第1のキャリアの全てに対して上記の好ましい範囲が適用されることが好ましい。
なお、樹脂被覆層の樹脂被覆量が多いほど、キャリアの体積抵抗率は高くなる。そのため、樹脂被覆層の樹脂被覆量によりキャリアの体積抵抗率を制御する場合は、例えば、第1のキャリアにおける樹脂被覆量を第2のキャリアにおける樹脂被覆量よりも多くする。
溶剤可溶の樹脂被覆層の場合は、精量したキャリアを、樹脂被覆層を溶解しうる溶剤(例えば、トルエン、N-メチルピロリドン等)に溶解させ、芯材粒子を磁石で保持し、樹脂被覆層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、樹脂被覆層が取り除かれた芯材粒子が残る。乾燥させ、芯材粒子の質量を測定し、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、芯材粒子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-洗浄後の芯材粒子量)/キャリア量]で被覆量を算出する。
一方、溶剤不溶の被覆層の場合は、Rigaku社製Thermo plus EVOII 差動型示差熱天秤 TG820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、その質量減少から樹脂被覆量を算出する。
なお、樹脂被覆層中の導電性粒子の含有量が多いほど、キャリアの体積抵抗率は低くなる。そのため、樹脂被覆層中の導電性粒子の含有量によりキャリアの体積抵抗率を制御する場合、例えば、第1のキャリアにおける樹脂被覆層中の導電性粒子の含有量を、第2のキャリアにおける樹脂被覆層中の導電性粒子の含有量よりも少なく(又は0質量%に)する。
本実施形態に係る現像剤セットに用いるキャリア(すなわち、第1のキャリア及び第2のキャリア)は、体積平均粒径20μm以上100μm以下であることが好ましい。そして、第2のキャリアの体積平均粒径は、第1のキャリアの体積平均粒径より大きい。
ここで、上記キャリアの体積平均粒径は、以下の方法で測定される。なお、芯材粒子の体積平均粒径の測定も同様である。
レーザ回折/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(「D50v」と表現する場合もある)を「体積平均粒径」と定義する。
なお、キャリアの体積平均粒径は、現像装置中の現像剤をエアーブローによって、トナーとキャリアとを分離して取り出したキャリアについて上記測定を行うことで求められる。
比(第1のキャリアの体積平均粒径/第2のキャリアの体積平均粒径)が上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べて上記白抜けが抑制され易く、上記範囲より大きい場合に比べて、現像スリーブ上に形成される磁気ブラシの不安定化による画像濃度ムラが抑制される。
なお、第2のキャリアの体積平均粒径は、20μm以上100μm以下が好ましく、25μm以上40μm以下がより好ましく、30μm以上35μm以下が更に好ましい。
現像剤セットが第1の現像剤を複数有する場合には、複数ある第1のキャリアの全てに対して上記の好ましい範囲が適用されることが好ましい。
-芯材粒子-
芯材粒子としては、例えば、磁性金属粒子(例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の粒子)、磁性酸化物粒子(例えば、フェライト、マグネタイト等の粒子)、これら粒子を樹脂に分散した分散型樹脂粒子等が挙げられる。また、芯材粒子としては、多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた粒子も挙げられる。
・式:(MO)X(Fe2O3)Y
式において、Yは2.1以上2.4以下を表し、Xは3-Yを表す。Mは金属元素を表し、該金属元素として少なくともMnを含むことがよい。
Mとしては、Mnを主体とするが、Li、Ca、Sr、Sn、Cu、Zn、Ba、Mg、及びTiからなる群(好ましくは環境面から、Li、Ca、Sr、Mg、及びTiからなる群)より選択される少なくとも一種を組み合わせてもよい。
芯材粒子に酸化処理を施すことで体積抵抗率が高くなる傾向になり、酸化処理された芯材粒子を用いることで、キャリアの体積抵抗率を制御し易い。
酸化処理は、酸素濃度、酸化温度、及び加熱時間が、体積抵抗率の制御因子となる。例えば、芯材粒子に対する酸化処理において、酸化温度を高めることで、また、加熱時間を長くすることで、芯材粒子の体積抵抗率が高くなる傾向にある。
以上のことから、第2のキャリアに用いる芯材粒子に酸化処理を施し、一方で、第1のキャリアに用いる芯材粒子に酸化処理を施さない、又は、第2のキャリアにおける芯材粒子よりも低温若しくは短時間の酸化処理を施すことで、本実施形態に係る現像剤セットに用いられる2つのキャリアが得られる。
樹脂被覆層の被覆樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を有するストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
樹脂粒子としては、特に限定されるものではないが、帯電制御付与性のあるものが好ましく、例えば、メラミン樹脂粒子、尿素樹脂粒子、ウレタン樹脂粒子、ポリエステル樹脂粒子、アクリル樹脂粒子などが挙げられる。
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、金属酸化物(例えば、酸化チタン、酸化すず、マグネタイト、フェライト等)が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。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好ましい。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好ましい。
キャリアの磁力は、1000エルステッドの磁場における飽和磁化が、例えば、40emu/g以上であってよく、50emu/g以上であってもよい。
ここで、キャリアの飽和磁化の測定は、振動試料型磁気測定装置VSMP10-15(東英工業社製)を用いて行う。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3000エルステッドまで掃引する。次いで、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、飽和磁化を求める。
第1のトナー及び第2のトナーは、いずれも特に限定されるものではなく、互いに組成及び物性が同じであっても異なるものであってもよい。
第2のトナーは、光輝性トナー、白トナー、又は透明トナーであるため、第1のトナーは、体積抵抗率が相対的に低く、体積平均粒径が相対的に小さいキャリアと組み合わせし易い、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等が挙げられる。
第1のトナー及び第2のトナーの誘電正接は、特に限定されないが、第2のトナーの誘電正接が第1のトナーの誘電正接よりも大きいことが好ましい。
すなわち、誘電正接が相対的に小さな第1のトナーと高抵抗及び大粒径である第1のキャリアとを含む第1の現像剤と、誘電正接が相対的に大きな第2のトナーと低抵抗及び小粒径である第2のキャリアとを含む第2の現像剤と、を組み合わせることが好ましい。
トナーの誘電正接(tanδ)は、例えば、測定対象のトナー5gを圧力成型機でペレット成型(直径50mm)し、20℃50%RHの環境下で17時間シーズニング処理を行った後、LCRメーター(LCRメーター6440A型:東陽テクニカ社製)にて、20℃50%RHの環境下で、周波数1kHz、電圧5Vの条件にて測定することで、求められる。
また、第2のトナーの誘電正接は、30×10-3以上70×10-3以下が好ましく、40×10-3以上65×10-3以下がより好ましく、45×10-3以上65×10-3以下が更に好ましい。
現像剤セットが第1の現像剤を複数有する場合には、複数ある第1のトナーの全てに対して上記の好ましい範囲が適用されることが好ましい。
まず、第1のトナーとして好適に用いられる一般的なトナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等)について説明する。
トナー粒子は、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、を含んで構成される。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えば、エチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上50ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
次に、トナーの製造方法について説明する。
トナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
次に、第2のトナーとして好適に用いられる光輝性トナーについて説明する。
光輝性トナーは、例えば、扁平状の光輝性顔料と結着樹脂とを含有する光輝性トナー粒子と、外添剤と、を有するトナーが挙げられる。光輝性トナー粒子は、必要に応じて、離型剤、光輝性顔料以外の着色剤、その他の添加剤を含んでもよい。
結着樹脂、外添剤、離型剤、光輝性顔料以外の着色剤、及びその他の添加剤については、前述のトナー(すなわち、第1のトナーとして用いられるイエロートナー等)と同様であるため説明を省略する。その他、前述のトナーと同様の事項については説明を省略する。
光輝性顔料としては、例えば、金属光沢のごとき光輝感を付与し得る顔料(光輝性顔料)が挙げられる。光輝性顔料として具体的には、例えば、アルミニウム(Al単体の金属)、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛等の金属粉末;酸化チタン、黄色酸化鉄等を被覆した雲母;硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩等の被覆薄片状無機結晶基質;単結晶板状酸化チタン;塩基性炭酸塩;酸オキシ塩化ビスマス;天然グアニン;薄片状ガラス粉;金属蒸着された薄片状ガラス粉などが挙げられ、光輝性を有するものならば特に制限はない。
光輝性顔料の中でも、特に鏡面反射強度の観点で、金属粉末が好ましく、その中でもアルミニウムが最も好ましい。
光輝性顔料の長軸方向の平均長さは、1μm以上30μm以下であることが好ましく、3μm以上20μm以下がより好ましく、5μm以上15μm以下が更に好ましい。
光輝性顔料の厚み方向の平均長さを1としたときの長軸方向の平均長さの比率(アスペクト比)は、5以上200以下であることが好ましく、10以上100以下がより好ましく、30以上70以下が更に好ましい。
トナー粒子は、単層構造の光輝性トナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造の光輝性トナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造の光輝性トナー粒子は、例えば、光輝性顔料と結着樹脂と必要に応じて離型剤等のその他添加剤とを含む芯部と、結着樹脂を含む被覆層と、で構成されていることがよい。
光輝性トナー粒子は、扁平状であり、その平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いことが好ましい。尚、平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.500以下の範囲にあることがより好ましく、0.010以上0.200以下の範囲が更に好ましく、0.050以上0.100以下の範囲が特に好ましい。
比(C/D)が0.001以上であることにより、光輝性トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方0.500以下であることにより、優れた光輝性が得られる。
光輝性トナー粒子を平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1000個の光輝性トナー粒子について、カラーレーザ顕微鏡「VK-9700」(キーエンス社製)により1000倍に拡大して光輝性トナー粒子における最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
光輝性トナー粒子の厚さ方向への断面を観察した場合に、光輝性トナー粒子の該断面における長軸方向と光輝性顔料の長軸方向との角度が-30°乃至+30°の範囲となる光輝性顔料の割合(個数基準)が、観察される全光輝性顔料のうち60%以上であることが好ましい。更には、上記割合が70%以上95%以下であることがより好ましく、80%以上90%以下であることが特に好ましい。
上記の割合が60%以上であることにより優れた光輝性が得られる。
光輝性トナー粒子をビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤とを用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機、例えば、ウルトラミクロトーム装置(UltracutUCT、Leica社製)を用いて-100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。観察サンプルを超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(S-4800、日立ハイテクノロジーズ社製)により1視野に光輝性トナー粒子が1から10個程度見える倍率で観察する。
具体的には、光輝性トナー粒子の断面(トナー粒子の厚み方向に沿った断面)を観察し、観察された100個のトナー粒子について、光輝性トナー粒子の断面における長軸方向と光輝性顔料の長軸方向との角度が-30°乃至+30°の範囲となる光輝性顔料の数を、例えば、三谷商事株式会社製の画像解析ソフト(WinROOF)などの画像解析ソフト若しくは観察画像の出力サンプルと分度器を用いて数えその割合を計算する。
光輝性トナー粒子の体積平均粒子径は1μm以上30μm以下であることが望ましく、より望ましくは3μm以上20μm以下である。
次に、第2のトナーとして好適に用いられる白色トナーについて説明する。
白色トナーは、例えば、白色顔料と結着樹脂とを含有する白色トナー粒子と、外添剤と、を有するトナーが挙げられる。白色トナー粒子は、必要に応じて離型剤、その他の添加剤を含んでもよい。
結着樹脂、外添剤、離型剤、及びその他の添加剤については、前述のトナー(すなわち、第1のトナーとして用いられるイエロートナー等)と同様であるため説明を省略する。その他、前述のトナーと同様の事項については説明を省略する。
白色顔料は、白色であれば特に限定されるものではなく、例えば、無機顔料(例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化鉛、酸化亜鉛、チタン酸鉛、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ジルコニア、三酸化アンチモン、鉛白、硫化亜鉛、炭酸バリウム等)、有機顔料(例えば、ポリスチレン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリスチレン/アクリル樹脂、ポリスチレン/ブタジエン樹脂、アルキルビスメラミン樹脂等)などが挙げられる。
また、中空構造を有する顔料を用いてもよい。中空構造を有する顔料としては、中空無機顔料(例えば、中空シリカ、中空酸化チタン、中空炭酸カルシウム、中空酸化亜鉛、酸化亜鉛チューブ粒子等)、中空有機粒子(スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン/アクリル樹脂、スチレン/アクリル酸エステル/アクリル酸樹脂、スチレン/ブタジエン樹脂、スチレン/メタクリル酸メチル/ブタジエン樹脂、エチレン/酢酸ビニル樹脂、アクリル酸/酢酸ビニル樹脂、アクリル酸/マレイン酸樹脂等)が挙げられる。
更には、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、カオリン、焼成カオリン、デラミネートカオリン、アルミノケイ酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクサイト等が挙げられる。
これらの中でも、白色顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛が好ましい。
白色顔料は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
白色顔料の含有量としては、白色トナー粒子100質量部に対して、20質量部以上50質量部以下が好ましく、25質量部以上45質量部以下がより好ましい。
白色トナーをエポキシ樹脂に混合し包埋し終夜放置することで固化した後、ウルトラミクロトーム装置(UltracutUCT、Leica社製)を用いて、例えば、厚み250nm以上450nm以下程度の薄片を作製する。
得られた薄片を超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(S-4800、日立ハイテクノロジーズ社製)にて観察し、トナー粒子内部の白色顔料を確認する。
観察した写真を電子化し、三谷商事株式会社製の画像解析ソフト(Win ROOF)に取り込み、トナー粒子中の白色顔料の数平均粒子径が求められる。
次に、第1のトナーとして好適に用いられる透明トナー(クリアトナー)について説明する。
透明トナーとは、着色剤を含まない、又は、着色剤の含有量がトナー粒子の1.0質量%以下である透明トナー粒子を含む。
透明トナーは、例えば、透明トナー粒子と、外添剤と、を有するトナーが挙げられる。透明トナー粒子は、必要に応じて、離型剤、その他の添加剤を含んでもよい。
なお、透明トナーの透明トナー粒子全体に対する着色剤の含有量は、1.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、着色剤が含まれていないことが最も好ましい。
結着樹脂、外添剤、離型剤、及びその他の添加剤については、前述のトナー(すなわち、第1のトナーとして用いられるイエロートナー等)と同様であるため説明を省略する。その他、前述のトナーと同様の事項については説明を省略する。
(キャリア1-1の作製)
・Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径43μm): 100部
・シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体: 3部
(共重合モル比95:5)
・トルエン: 14部
上記キャリア組成に示す成分のうち、Mn-Mgフェライト粒子を除く各成分、及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント社製サンドミルを用いて200ppmで30分攪拌し、樹脂被覆層形成用溶液1とした。更に、この樹脂被覆層形成用溶液1とMn-Mgフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、トルエンを留去することにより、樹脂が被覆されたキャリアを形成した。引き続き、エルボジェットにて微粉及び粗粉を取り除くことでキャリア1-1を得た。
Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径43μm)の代わりに、Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径33μm)を用いた以外は、キャリア1-1と同様にして、キャリア1-2を得た。
Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径43μm)の代わりに、Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径58μm)を用いた以外は、キャリア1-1と同様にして、キャリア1-3を得た。
Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径43μm)の代わりに、Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径23μm)を用いた以外は、キャリア1-1と同様にして、キャリア1-4を得た。
・Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径28μm): 100部
・シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体: 3部
(共重合モル比95:5)
・カーボンブラック(VXC72 キャボット社製) 0.3部
・トルエン: 14部
上記キャリア組成に示す成分のうち、Mn-Mgフェライト粒子を除く各成分、及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント社製サンドミルを用いて200ppmで30分攪拌し、樹脂被覆層形成用溶液1とした。更に、この樹脂被覆層形成用溶液1とMn-Mgフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れ、トルエンを留去することにより、樹脂が被覆されたキャリアを形成した。引き続き、エルボジェットにて微粉及び粗粉を取り除くことでキャリア2-1を得た。
Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径28μm)の代わりに、Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径33μm)を用いた以外は、キャリア2-1と同様にして、キャリア2-2を得た。
Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径28μm)の代わりに、Mn-Mgフェライト粒子(体積平均粒径23μm)を用いた以外は、キャリア2-1と同様にして、キャリア2-3を得た。
カーボンブラックの添加量を0.3部から0.9部にした以外は、キャリア2-1と同様にして、キャリア2-4を得た。
作製したキャリアの構成、並びに前述の方法で測定した体積抵抗率及び体積平均粒径の値を表1に示す。
(トナー2B(光輝性トナー)の作製)
<ポリエステル樹脂の作製>
・アジピン酸ジメチル : 74部
・テレフタル酸ジメチル : 192部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物: 216部
・エチレングリコール : 38部
・テトラブトキシチタネート(触媒) :0.037部
上記材料を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち攪拌しながら昇温した後、160℃で7時間、縮重合反応させ、次いで、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。次いで、常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し、220℃で1時間保持し、ポリエステル樹脂を得た。ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は64℃であった。
・ポリエステル樹脂 :160部
・酢酸エチル :233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記材料を1Lのセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学)で攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に90rpmで攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え転相乳化させ、脱溶剤し、樹脂粒子分散液(固形分濃度30%)を得た。
・扁平状のアルミニウム顔料(東洋アルミニウムの2173EA):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬のネオゲンR) :1.5部
・イオン交換水 :900部
上記材料を混合し、乳化分散機(太平洋機工のキャビトロンCR1010)による分散処理を1時間行い、光輝性顔料分散液(固形分濃度10%)を得た。
・カルナバワックス(東亜化成工業のRC-160) : 50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬のネオゲンRK):1.0部
・イオン交換水 :200部
上記材料を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社のウルトラタラックスT50)による分散処理を行い、次いで、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)による分散処理を360分間行い、離型剤分散液(固形分濃度20%)を得た。離型剤分散液中における離型剤粒子の体積平均粒径は230nmであった。
・樹脂粒子分散液 :500部(固形分濃度30%)
・光輝性顔料分散液 :350部(固形分濃度10%)
・離型剤分散液 : 50部(固形分濃度20%)
・ノニオン性界面活性剤(Igepal CA897):1.40部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器(直径30cm)に入れ、ホモジナイザー(IKA社のウルトラタラックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながらの分散処理を10分間行った。次いで、ポリ塩化アルミニウムの10%水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして分散処理を15分間行い、原料分散液とした。
次いで、樹脂粒子分散液123部を追添加し、第1凝集体の表面に樹脂粒子を付着させ第2凝集体を形成した。次いで、56℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーII(ベックマン・コールター)で第2凝集体の形態及び大きさを確認しながら2時間保持した。次いで、pHを8.0に上げた後、67.5℃まで昇温し第2凝集体を融合させ、67.5℃に保持したままpHを6.0まで下げ、1時間後に加熱を止め、0.1℃/分の降温速度で冷却した。次いで、20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥して光輝性トナー粒子を得た。光輝性トナー粒子の体積平均粒径は9μmであった。
得られた光輝性トナー粒子100部と、疎水性シリカ(日本アエロジルのRY50)1.5部と、をヘンシェルミキサーを用いて周速33m/sで2分間混合した。次いで、目開き45μmの振動篩いで篩分して、外添された光輝性トナーであるトナー2Bを得た。
<着色剤粒子分散液K>
・カーボンブラック:50部
・アニオン界面活性剤:5部
・イオン交換水: 200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%のブラック用の着色剤粒子分散液Kを得た。
・パラフィンワックス:HNP-9(日本精鑞社製): 19部
・アニオン界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬社製):1部
・イオン交換水: 80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、離型剤粒子分散液1を得た。
-油相-
・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(ソルベイ日華社製): 1.3部
・ドデカンチオール(和光純薬工業社製): 0.4部
・イオン交換水:17部
・アニオン界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製): 0.4部
・イオン交換水: 40部
・アニオン界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):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
反応容器に上記水相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。
更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島津製作所社製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移温度を測定したところ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%、ガラス転移温度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: 50部
・着色剤粒子分散液K: 30部
・離型剤粒子分散液1: 40部
・ポリ塩化アルミニウム:0.4部
この洗浄操作を更に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、ろ紙(No.5A)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粒子K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であることが観察された。
またトナー粒子Kのガラス転移温度は52℃であった。
更に、このトナー粒子Kに、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)で表面疎水化処理した一次粒子平均粒径40nmのシリカ(SiO2)粒子と、メタチタン酸とイソブチルトリメトキシシランの反応生成物である一次粒子平均粒径20nmのメタチタン酸化合物粒子とを、トナー粒子Kの表面に対する被覆率が40%となるように添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、ブラック用のトナーであるトナー1Kを作製した。
<着色剤粒子分散液Y、M、及びC>
着色剤粒子分散液Kの作製において、カーボンブラックに代えて、イエロー顔料(PY180:クラリアントジャパン社製)、マゼンタ顔料(PR122:大日インキ化学社製)、シアン顔料(銅フタロシアニン、C.I.Pigment blue15:3:大日精化社製)を用いた以外は、ブラック用の着色剤粒子分散液Kと同様にして、イエロー用の着色剤粒子分散液Y、マゼンタ用の着色剤粒子分散液M、及びシアン用の着色剤粒子分散液Cを得た。
トナー粒子Kの作製において、ブラック用の着色剤粒子分散液Kを、それぞれ、イエロー用の着色剤粒子分散液Y、マゼンタ用の着色剤粒子分散液M、及びシアン用の着色剤粒子分散液Cに変更した以外は、ブラック用のトナー粒子Kと同様にして、イエロー用のトナー粒子Y、マゼンタ用のトナー粒子M、及びシアン用のトナー粒子Cを作製した。
トナー粒子Kの代わりに、それぞれトナー粒子Y、トナー粒子M、及びトナー粒子Cを用いた以外は、ブラック用のトナーであるトナー1Kと同様にして、イエロー用のトナーであるトナー1Y、マゼンタ用のトナーであるトナー1M、及びシアン用のトナーであるトナー1Cを得た。
<着色剤粒子分散液W>
・酸化チタン粒子(1)(石原産業社製、製品名:CR-60-2):210部
・ノニオン性界面活性剤(三洋化成工業製、製品名:ノニポール400):10部
・イオン交換水 :480部
上記材料を混合して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30分間攪拌し、その後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006:スギノマシン社製)にて1時間分散処理した。更に、静置して上澄みを除去して、数平均粒径が300nmである酸化チタン粒子が分散された着色剤粒子分散液W(固形分濃度:30%)を調製した。
トナー粒子Kの作製において、ブラック用の着色剤粒子分散液Kを白色用の着色剤粒子分散液Wに変更した以外は、ブラック用のトナー粒子Kと同様にして、白色用のトナー粒子Wを作製した。
トナー粒子Kの代わりに、トナー粒子Wを用いた以外は、ブラック用のトナーであるトナー1Kと同様にして、白色用のトナーであるトナー2Wを得た。
<トナー粒子Tの作製>
トナー粒子Kの作製において、ブラック用の着色剤粒子分散液Kを用いない以外は、ブラック用のトナー粒子Kと同様にして、透明用のトナー粒子Tを作製した。
トナー粒子Kの代わりに、トナー粒子Tを用いた以外は、ブラック用のトナーであるトナー1Kと同様にして、透明用のトナーであるトナー2Tを得た。
表3に示すキャリア100部と、表3に示すトナー10部と、をV-ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、125μmの網目を有するシーブで篩うことにより各現像剤を得た。
なお、表3には、キャリアの体積抵抗率及び体積平均粒径を併記した。
図1に示す画像形成装置(富士ゼロックス株式会社製、型番:DocuCentreColor400の改造機)を用い、ユニット50Y、50M、50C、50K、及び50Bの各現像装置20Y、20M、20C、20K、及び20Bに、それぞれ表4~表6に示す現像剤を充填して、下記の条件で画像を形成した。
なお、図1に示す画像形成装置は、ブレードクリーニング方式を採用している。使用したブレードのゴム硬度は90度であり、300%モジュラスは83kgf/cm2であって、感光体への食い込み量は1.2mmであった。
具体的には、低温低湿(温度10℃湿度10%)の環境下で、A4サイズの普通紙(C2紙、富士ゼロックス株式会社製)を使用して、次の手順で画像を出力した。
次に、第2日目の最初の運転で、日本画像学会テストチャート番号5により、画像を出力した後、更に、第1日目と同様に、5色分の画像密度1%の長方形パッチ(5.2cm×1.2cm)をそれぞれ描いた画像10000枚を連続出力した。
第2日目の画像出力の手順を連日繰り返し、第10日目に、5色分の画像濃度1%の長方形パッチをそれぞれ描いた画像の出力は100000枚に達した。
そして、その翌日の最初の運転で、カラーペーパー(ピンク)(富士ゼロックス社製)に、現像装置20Bのみを用いて、画像濃度5%のハーフトーンパッチ(5.2cm×6.0cm)を出力し、次に、カラーペーパー(ピンク)に、現像装置20Bのみを用いて、ベタパッチ(5.2cm×6.0cm)を出力した。
得られたハーフトーンパッチ画像及びベタパッチ画像を用いて評価を行った。結果を下記表4~表6に示す。
なお、キャリアの体積抵抗率比(第2のキャリアの体積抵抗率/第1のキャリアの体積抵抗率)及びキャリアの体積平均粒径比(第2のキャリアの体積平均粒径/第1のキャリアの体積平均粒径)を併せて下記表4~表6に示す。
得られたハーフトーンパッチ画像上の白抜け(トナーの引抜きに起因する局所的な濃度低下部分の有無)について、10倍拡大鏡にて観察し、評価した。
なお、透明現像剤によるハーフトーンパッチ画像の場合には、用紙を水平方向から傾けたり、視認角度を変えたりして、ハーフトーン画像における局所的な光沢低下部分の有無を10倍拡大鏡にて観察することで、白抜けの評価を行った。
評価基準は以下の通りである。
A(◎):画像上に白抜けは全く観察されない。
B(○):画像上にトナーの引抜きに起因する局所的な濃度低下部分がわずかに観察されるが、画質には問題ない。
C(△):画像上に白抜けがわずかに観察される。
D(×):画像上にはっきりとした白抜けが観察される。
得られたベタパッチ画像上の濃度ムラについて、以下のように、評価した。
ベタパッチ画像の画像濃度のムラは、用紙を水平方向から傾けたり、視認角度を変えたりして、光沢感のムラや隠蔽性のムラ等を観察することで評価した。
評価基準は以下の通りである。
A(◎):画像濃度のムラは観察されず、画質に問題はない。
B(○):画像濃度のムラがごくわずかに観察されるが、画質に問題はない。
C(△):画像濃度のムラがわずかに観察される。
D(×):画像濃度のムラがはっきりと観察される。
17B、17Y、17M、17C、17K、212 一次転写ロール
19B、19Y、19M、19C、19K、209 露光装置
20B、20Y、20M、20C、20K、211 現像装置
21B、21Y、21M、21C、21K、207 感光体
22 駆動ロール
23 支持ロール
24 バイアスロール
26 ベルトクリーナー
28B、28Y、28M、28C、28K、208 帯電ロール
33、220 中間転写ベルト
34 二次転写ロール
35 定着器
40B、40Y、40M、40C、40K トナーカートリッジ
50B、50Y、50M、50C、50K 画像形成ユニット
200 プロセスカートリッジ
213 感光体クリーニング装置
216 取り付けレール
217 筐体
218 開口部
P 記録紙
Claims (23)
- 第1の像保持体と第1のトナー及び第1のキャリアを含む第1の現像剤を収容し前記第1の現像剤により前記第1の像保持体の表面に形成された静電荷像を第1のトナー画像として現像する第1の現像手段とを有する第1の画像形成ユニットと、
前記第1の像保持体の表面における前記第1のトナー画像を被転写体に転写する第1の転写手段と、
前記第1の画像形成ユニットよりも前記被転写体の走行方向の下流側に配置され、第2の像保持体と第2のトナー及び第2のキャリアを含む第2の現像剤を収容し前記第2の現像剤により前記第2の像保持体の表面に形成された静電荷像を第2のトナー画像として現像する第2の現像手段とを有する第2の画像形成ユニットと、
前記第2の像保持体の表面における前記第2のトナー画像を、前記第1のトナー画像が転写された前記被転写体に転写する第2の転写手段と、を備え、
前記第1のキャリアは、芯材粒子と前記芯材粒子を被覆し且つ導電性粒子を含む樹脂被覆層とを有し、
前記第2のキャリアは、芯材粒子と前記芯材粒子を被覆する樹脂被覆層とを有し、
前記第2のキャリアの体積抵抗率が、前記第1のキャリアの体積抵抗率の3.2倍以上50000倍以下であり、且つ、前記第1のキャリアの体積平均粒径が前記第2のキャリアの体積平均粒径よりも小さく、
前記第2のトナーは、扁平形状の光輝性顔料及び白色顔料の少なくとも1種を含有するトナーであるか、又は、透明トナーである、画像形成装置。 - 前記第1のキャリア及び第2のキャリアの体積抵抗率は1×106Ωcm以上1×1014Ωcm以下である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記第2のキャリアの体積抵抗率は1×107Ωcm以上1×109Ωcm以下である請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記第1のキャリア及び第2のキャリアの体積平均粒径は、20μm以上100μmである請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第2のキャリアの体積平均粒径は、前記第1のキャリアの体積平均粒径の1.1倍以上倍2.0倍以下である請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記第2のキャリアの体積平均粒径は、前記第1のキャリアの体積平均粒径の1.4倍以上1.8倍以下である請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記第2のキャリアの体積平均粒径は25μm以上40μm以下である請求項4~請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第2のキャリアの体積平均粒径は30μm以上35μm以下である請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接よりも大きい請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接の1.5倍以上5.0倍以下である請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記第2のトナーの誘電正接は、30×10-3以上70×10-3以下である請求項9又は請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記第1の画像形成ユニット及び前記第2の画像形成ユニットを含む3つ以上の画像形成ユニットが前記被転写体の走行方向に沿って配列し、
前記第2の画像形成ユニットは、前記3つ以上の画像形成ユニットのうち前記被転写体の走行方向の最下流に配置された、請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記第1の画像形成ユニットが、前記第2の画像形成ユニットの前記被転写体の走行方向の上流側に隣接して配置される、請求項12に記載の画像形成装置。
- 前記3つ以上の画像形成ユニットのうち、前記第2の画像形成ユニット以外の画像形成ユニットがいずれも前記第1の画像形成ユニットである請求項13に記載の画像形成装置。
- 前記第1の画像形成ユニット及び前記第2の画像形成ユニットを含む3つ以上5つ以下の画像形成ユニットが前記被転写体の走行方向に沿って配列した請求項12~請求項14のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 第1の像保持体の表面に第1の静電荷像を形成し、第1のトナー及び第1のキャリアを含む第1の現像剤により前記第1の静電荷像を第1のトナー画像として現像し、被転写体に前記第1のトナー画像を転写する第1の画像形成工程と、
第2の像保持体の表面に第2の静電荷像を形成し、第2のトナー及び第2のキャリアを含む第2の現像剤により前記第2の静電荷像を第2のトナー画像として現像し、前記第1のトナー画像が転写された前記被転写体に前記第2のトナー画像を転写する第2の画像形成工程と、を有し、
前記第1のキャリアは、芯材粒子と前記芯材粒子を被覆し且つ導電性粒子を含む樹脂被覆層とを有し、
前記第2のキャリアは、芯材粒子と前記芯材粒子を被覆する樹脂被覆層とを有し、
前記第2のキャリアの体積抵抗率が、前記第1のキャリアの体積抵抗率の3.2倍以上50000倍以下であり、且つ、前記第1のキャリアの体積平均粒径が前記第2のキャリアの体積平均粒径よりも小さく、
前記第2のトナーは、扁平形状の光輝性顔料及び白色顔料の少なくとも1種を含有するトナーであるか、又は、透明トナーである、画像形成方法。 - 前記第2のキャリアの体積平均粒径は、前記第1のキャリアの体積平均粒径の1.1倍以上倍2.0倍以下である請求項16に記載の画像形成方法。
- 前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接よりも大きい請求項16又は請求項17に記載の画像形成方法。
- 前記第2のトナーの誘電正接は、前記第1のトナーの誘電正接の1.5倍以上5.0倍以下である請求項18に記載の画像形成方法。
- 前記第1の画像形成工程及び前記第2の画像形成工程を含む3つ以上の画像形成工程を有し、
前記第2の画像形成工程は、前記3つ以上の画像形成工程のうち最後に行われる画像形成工程である、請求項16~請求項19のいずれか1項に記載の画像形成方法。 - 前記第1の画像形成工程が、前記第2の画像形成工程の直前に行われる画像形成工程である請求項20に記載の画像形成方法。
- 前記3つ以上の画像形成工程のうち、前記第2の画像形成工程以外の画像形成工程がいずれも前記第2の画像形成工程である請求項21に記載の画像形成方法。
- 前記第1の画像形成工程及び前記第2の画像形成工程を含む3つ以上5つ以下の画像形成工程を有する請求項20~請求項22のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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