説明

電子写真用キャリア、電子写真用現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器

【課題】所望の範囲で帯電量を調整可能である被覆層を有する電子写真用キャリア、及びこれを用いた二成分現像剤、並びにこの二成分現像剤を備えた電子写真用現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器の提供。
【解決手段】芯材と、該芯材表面に、結着樹脂乃至結着樹脂前駆体と溶剤とを少なくとも含む被覆層液を用いて形成した被覆層と、を有する電子写真用キャリアであって、前記結着樹脂乃至結着樹脂前駆体は、(A)ジイソシアネート化合物と、(B)鎖長が異なる2種類以上のアミノ基変性ポリシロキサンと、(C)三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン及びかご型シルセスキオキサン部分開裂構造体よりなる少なくともいずれかのシルセスキオキサンとを含有することを特徴とする電子写真用キャリアである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真用キャリア、並びにこれを用いた電子写真用現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子写真方式を用いるプリント装置は、急速にフルカラー画像化が進み、また、そのプリント速度の高速化が進んでいる。従来から、二成分現像法は高速なプリントに適し、非磁性トナーの取り扱いが容易なため、フルカラー画像の形成装置にも広く利用されてきた。しかし、フルカラー画像装置は、装置内に複数の現像装置を備える必要があり、モノクロ機に比べ、装置が大型化し、重量が大きくなるなどの欠点があった。特に二成分現像装置は、一成分現像装置に比べ、トナーとは別に現像剤の収納容積と、その攪拌機構を具備する必要があり、現像ユニットの小型化のためには、現像剤量の少量化が必須であった。
【0003】
現像剤中のキャリアは現像装置内でトナーとの摩擦、スリーブやブレードなどの摺擦部材、規制部材やスクリュー、パドルなどの攪拌搬送部材により機械的な摩擦や衝撃を繰り返し受けている。現像剤を少量化することは、プリント枚数あたりのトナーとキャリアの摩擦機会の増加、キャリアが現像部を通過する頻度の増加を意味し、結果として現像ユニット内のキャリアの疲労が急速に進行する。プリント速度の高速化も相まって、キャリアの耐久性、特にキャリア表層の皮膜の高い耐摩擦性とトナーや他部材によるキャリア表面の汚染(スペント)を防ぎながら、長期間にわたって、速やかな帯電性を維持することが以前にも増して重要になってきている。
【0004】
最近のデジタル複写機やプリンタでは負極性に帯電した感光体を用いて、ネガポジ現像を行なう場合が多く、負極性に帯電したトナーを用いる場合が多い。トナーを負に帯電するために、キャリア皮膜中に窒素を含有する有機化合物を含有させる例が多く知られている。例えば、シリコーン樹脂にアミノシランカップリング剤を混合して用いる例(特許文献1)や、メラミン、グアナミンなどのアミノ化合物やその誘導体を利用する方法(特許文献2)、アミノ基を有するアクリル共重合体などを皮膜に用いる方法(特許文献3)、メラミンなどの架橋樹脂微粒子を用いる方法(特許文献4)などが知られている。
【0005】
しかしながら、これらのキャリアは、耐久性が依然不十分であり、トナーのキャリア表面へのスペント、それに伴う帯電量の不安定化、被覆層の膜削れによる被覆層の減少及びそれに伴う抵抗低下等が問題であり、初期は良好な画像を得ることができるが、コピー枚数が増加するに連れ複写画像の画質が低下する。また、前記含窒素有機化合物の量を調整することでトナーへの帯電付与能力を調整しているため、キャリアの耐久性が損なわれる等の副作用が起こる問題があった。
【0006】
トナーのキャリア表面へのスペント抑制に関しては、シリコーン樹脂のような低表面エネルギーを有する樹脂を用いることでの防止が試みられているが、シリコーン樹脂はトナーのみならずキャリア芯材に対しての密着性も低下させるため、スペントを抑制する反面、シリコーン樹脂からなる被覆層の芯材からの剥離を促進させて、芯材露出に伴う抵抗低下を引き起こすという問題があった。また、低表面エネルギーの樹脂を他の樹脂と併用して使用する場合には、互いに相溶性が低い為に、キャリアの表面の組成も不均一になりやすいという問題があった。
【0007】
このような問題を解決するため、例えば、芯材上に少なくとも1種のイソシアネート化合物と、水及びシリコーンやフッ素系アミン化合物との重合反応により得られた被覆層を有するキャリアが提案されている(特許文献5参照)。これによると、低表面エネルギーだが耐久性の弱いシリコーンやフッ素成分を均一に樹脂内部に存在させることができ、架橋度をコントロールして機械的強度を向上させるとともに、耐スペント性も向上できることが開示されている。
【0008】
しかしながら、前記キャリアは、被覆樹脂の均一性を改善し、且つトナースペントによる画質劣化を防止はできるものの、依然機械的強度が不十分であり、現像剤攪拌時のストレスによる被覆層の劣化、特に被覆層の機械的強度不足による膜削れが起こり易いという問題があった。
【0009】
このように、現像剤において帯電の安定化による高画質を追求しつつ高寿命化を達成する為には更なる改善が求められているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、トナースペントや表面磨耗による画質低下、トナー飛散及び地汚れの問題が起こること無しに、所望の範囲で帯電量を調整可能である被覆層を有する電子写真用キャリア、並びにこのキャリアを用いた電子写真用現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、結着樹脂乃至結着樹脂前駆体に(A)ジイソシアネート化合物と、(B)鎖長が異なる2種類以上のアミノ基変性ポリシロキサンと、(C)三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン及び三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン部分開裂構造体よりなる少なくともいずれかを含有させることで、トナースペントや表面磨耗による画質低下、トナー飛散及び地汚れの問題が起こること無しに、所望の範囲で帯電量を調整可能である問題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。
【0012】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下のとおりである。即ち、
<1> 芯材と、該芯材表面に、結着樹脂乃至結着樹脂前駆体を少なくとも含む被覆層と、を有する電子写真用キャリアであって、前記結着樹脂乃至結着樹脂前駆体が、(A)ジイソシアネート化合物と、(B)下記一般式(1)で表される鎖長が異なる2種類以上のアミノ基変性ポリシロキサンと、(C)下記一般式(2)で表される三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン及び一般式(3)で表される三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン部分開裂構造体よりなる少なくともいずれかのシルセスキオキサンと、を含有することを特徴とする電子写真用キャリアである。

NH(CH(RSiO)SiR(CHNH 一般式(1)

ただし、前記一般式(1)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリロキシ基、飽和炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ケイ素原子含有基、及びそれらの置換体のいずれかより選ばれ、それぞれ互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。nは、重量平均分子量から算出される計算上の鎖長を表す。

(RSiO3/2 一般式(2)

(RSiO3/2(RSiOH) 一般式(3)

ただし、前記一般式(2)及び(3)中、Rは、それぞれ少なくとも一つのエポキシ基を含む置換基であり、エポキシ基以外のRは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリロキシ基、飽和炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ケイ素原子含有基、及びそれらの置換体のいずれから選択される。nは、4以上の整数を表し、mは、2以上の整数を表し、n+mは、6以上の整数を表す。
<2> 被覆層は、さらに溶剤を含む被覆層液を用いて形成した前記<1>に記載の電子写真用キャリアである。
<3> 一般式(1)で表されるアミノ基変性ポリシロキサンの重量平均分子量より計算される鎖長nが10以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の電子写真用キャリアである。
<4> 被覆層中に無機微粒子を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の電子写真用キャリアである。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の電子写真用キャリアと、トナーと、を含むことを特徴とする電子写真用現像剤である。
<6> トナーによる電子写真用キャリアの被覆率が50%のときのトナーの帯電量が−10μc/gから−50μc/gである前記<5>に記載の電子写真用現像剤である。
<7> 静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを備えた電子写真式の画像形成方法であって、前記現像剤が、前記<5>から<6>のいずれかに記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像形成方法である。
<8> 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを備えた電子写真式の画像形成装置であって、前記現像剤が、前記<5>から<6>のいずれかに記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像形成装置である。
<9> 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段とを含む電子写真式画像形成装置のプロセスカートリッジであって、前記現像剤が、前記<5>から<6>のいずれかに記載の電子写真用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
<10> 前記<8>に記載の画像形成装置、又は前記<9>に記載のプロセスカートリッジに着脱可能であって、前記<5>から<6>のいずれかに記載の電子写真用現像剤を収容したことを特徴とする現像剤入り容器である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、ナースペントや表面磨耗による画質低下、トナー飛散及び地汚れの問題が起こること無しに、所望の範囲で帯電量を調整可能である被覆層を有する電子写真用キャリア、並びにこれを用いた電子写真用現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】図1は、現像剤の帯電量の測定装置の概略図である。
【図2】図2は、本発明で用いられるプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【図3】図3は、画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する一例を示す概略説明図である。
【図4】図4は、画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する他の例を示す概略説明図である。
【図5】図5は、画像形成装置(タンデム型カラー画像形成装置)により本発明の画像形成方法を実施する一例を示す概略説明図である。
【図6】図6は、図5に示す画像形成装置における一部拡大概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(電子写真用キャリア)
本発明の電子写真用キャリアは、芯材と、被覆層とからなる。
【0016】
<芯材>
前記芯材の材料としては、磁性材料であり粒子状であれば特に制限はなく、電子写真用二成分キャリアとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、などが好適に挙げられる。また、近年著しく進む環境面への配慮をし、フェライトであれば、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、例えば、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Srフェライト、銅−亜鉛フェライト、リチウム系フェライト、等を用いることもできる。
【0017】
なお、前記芯材は、必要に応じて、芯材抵抗を制御する目的及び製造安定性を高める目的などから、その他の芯材の組成成分として、例えば、Li、Na、K、Ca、Ba、Y、Ti、Zr、V、Ag、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Sb、Bi等の組成成分元素を1種以上含んでいてもよい。これらの配合量としては、総金属元素量の5原子%以下であることが好ましく、3原子%以下であることがより好ましい。
【0018】
前記芯材の体積平均粒径としては、静電潜像担持体へのキャリア付着(飛散)防止の点から、体積平均粒径が20μm以上が好ましく、キャリアスジ等の発生防止等画質低下防止の点から、100μm以下がより好ましく、近年の高画質化に対しては、20μm〜50μmが特に好ましい。
【0019】
前記芯材の体積平均粒径は、例えば、「マイクロトラック粒度分析計SRA、日機装株式会社製」を使用し、0.7μm〜125μmのレンジ設定で測定することができる。
【0020】
<被覆層>
前記被覆層は、前記芯材表面に被覆層液を用いて形成される。
【0021】
前記被覆層液としては、結着樹脂乃至結着樹脂前駆体を少なくとも含み、結着樹脂乃至結着樹脂前駆体は、少なくとも(A)ジイソシアネート化合物と、(B)下記一般式(1)で表される鎖長が異なる2種類以上のアミノ基変性ポリシロキサンと、(C)下記一般式(2)で表される三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン及び一般式(3)で表される三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン部分開裂構造体よりなる少なくともいずれかのシルセスキオキサンを含有する。
【0022】
前記被覆層液は、結着樹脂乃至結着樹脂前駆体を含む被覆層液(塗工液)を、後述の工程でキャリア芯材に塗布された後、加熱工程を経ることで架橋され、適切な電気抵抗値を有し最終的に強固な被覆層をキャリア表面に形成することが可能となる。
【0023】
前記ジイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイソシアネート(変性MDI)、水添化キシリレンジイソシアネート(H−XDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHMDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(m−TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。これらのイソシアネート化合物は、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。また、イソシアネート基の一部又は全部を、フェノール化合物やオキシム類等の公知のブロック化剤を用いてブロックしたブロックイソシアネート類を用いてもよい。
【0024】
前記アミノ基変性ポリシロキサンは、下記一般式(1)で表される構造を有するものであり、市販品としては例えばPAM−E、KF−8010、X−22−161A、X−22−5841、KF−9701、KF−857、KF−862、X−22−1660B−3(信越化学工業製)等が挙げられる。これらの中でもPAM−E、KF−8010を使用することが特に好ましい。

NH(CH(RSiO)SiR(CHNH 一般式(1)

前記一般式(1)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリロキシ基、飽和炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ケイ素原子含有基、及びそれらの置換体のいずれかより選ばれ、それぞれ互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。nは、重量平均分子量から算出される計算上の鎖長を表す。
【0025】
前記アミノ基変性ポリシロキサンとしては、1種類単独で使用するよりも鎖長が異なる2種類以上のアミノ基変性ポリシロキサンを含有させることが好ましい。この場合、鎖長の異なるアミノ基変性ポリシロキサンそれぞれのトナーに対する帯電付与能力が異なるため、所望の比率で導入することで電子写真キャリアの機械的強度を損なうことなく、キャリアのトナーへの帯電付与能力を広い範囲で自由に調整可能となる。
【0026】
前記アミノ基変性ポリシロキサンとしては、その重量平均分子量から換算される鎖長nが10以下のものを用いることが特に好ましい。前記鎖長nが10より大きいと、均一な被覆層を形成することが困難となり、耐久性が大幅に低下して、被覆層の磨耗や剥離が進行したり、使用時の急激な帯電付与能力の低下により地汚れしたり等の悪化が起こることがある。
【0027】
前記三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン(以下、「かご型シルセスキオキサン」ともいう)は、下記一般式(2)で表されるかご型シルセスキオキサン及び一般式(3)で表されるかご型シルセスキオキサン部分開裂構造体の少なくともいずれかよりなる。

(RSiO3/2 一般式(2)

(RSiO3/2(RSiOH) 一般式(3)

前記一般式(2)及び(3)中、Rは、それぞれ少なくとも一つのエポキシ基を含む置換基であり、エポキシ基以外のRは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリロキシ基、飽和炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ケイ素原子含有基、及びそれらの置換体のいずれから選択される。nは、4以上の整数を表し、mは、2以上の整数を表し、n+mは、6以上の整数を表す。
【0028】
前記かご型シルセスキオキサンにおける「シルセスキオキサン」とは、一般に、セスキ(3/2を意味する)という言葉から、(RSiO3/2)で表されるいわゆるT単位のみから構成されるポリシロキサン化合物を意味する。前記構成単位からなるシルセスキオキサンとしては、無定形、ラダー型、かご型、又はその部分開裂構造体などが知られている。前記かご型シルセスキオキサン化合物としては、例えば特開2004−143449号公報に記載の方法によって合成することができる。前記かご型シルセスキオキサン化合物には、かご型シルセスキオキサン又はその誘導体を含む。
例えば、一般式(2)について、nが8の場合の構造式を以下に示す。
【0029】
【化1】

【0030】
例えば、一般式(3)について、nが4でmが3の場合の構造式を以下に示す。
【0031】
【化2】

【0032】
前記(A)〜(C)の結着樹脂乃至結着樹脂前駆体を構成する成分を用いることで次のような効果を得ることができる。すなわち、ジイソシアネートとアミノ基変性ポリシロキサンとの反応により形成される、靭性があり低表面エネルギーのポリマーに対して、低表面エネルギーで強固な構造を形成しうるかご型シルセスキオキサン乃至その部分開裂体が複雑に絡み合い、さらに部分的に双方で化学結合を有する膜が形成されることで、機械的ストレスに優れ、且つ耐汚染性にも有効な被膜を形成することができる。さらに鎖長の異なるアミノ基変性ポリシロキサンの比率を適宜調整することにより、前述の耐久性、耐スペント性を損なうことなく長期にわたり安定にトナーに所望の負帯電量を付与することができる。
【0033】
前記被覆層液としては、前記結着樹脂乃至結着樹脂前駆体のほかに、必要に応じて、溶剤を含んでいてもよい。
【0034】
前記溶剤としては、前記結着樹脂乃至結着樹脂前駆体、後述する無機微粒子を溶解乃至分散させるものであれば特に制限はなく、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ベンゼン等の炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロメタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロメチリデン等の含ハロゲン化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、セロソルブアセテート等のエステル類、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、イソプロピルセロソルブ、エチルカルビトール等のエーテル類、アセトニトリル、ピリジン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等の含窒素化合物、水、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。
【0035】
また、電子写真用キャリアの電気抵抗を適正にするために、電子写真用キャリアの樹脂被覆層中に、無機微粒子を含有させることが可能である。ここでいう無機微粒子として、公知の導電性材料、及び非導電性材料を用いることができる。
【0036】
前記導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、導電性ZnO、Al等の金属粉、各種の方法で作られたSnO及び種々の元素をドープしたSnO、ホウ化物、例えばTiB、ZnB、MoB、炭化ケイ素及び導電性高分子(ポリアセチレン,ポリパラフェニレン、ポリ(パラ−フェニレンスルフィド)、ポリピロール)などが挙げられる。このうち、表面が導電性処理されている金属酸化物であることが好ましい。
【0037】
前記導電性粒子の体積平均粒子径としては、0.1μm以上1μm以下が好ましい。前記体積平均粒子径が0.1μm未満であるとキャリアへの十分な電気抵抗調整能力を有さないことがあり、1μmを超えると、ストレスに対する導電性粒子の脱離が起こりやすく、経時での抵抗変化が著しくなり、画像に欠陥をもたらすことがある。
【0038】
さらに、前記導電性微粒子及び非導電性微粒子の含有量は、膜化させた皮膜を構成する材料によっても適宜選択されるが、好ましくは1〜60質量%の範囲にあることが好ましい。60質量%を超えると、皮膜から微粒子の脱離が生じやすくなり、耐久性に不具合を生ずる場合がある。
【0039】
さらに、前述の導電性粒子成分とは異なる非導電性粒子を前記被覆層中に含有させることができ、膜化させた皮膜の厚さに対して、適切な含有量、粒子径を選択することにより、皮膜の強度を著しく向上させることができる。こうした微粒子としては、従来公知の材料を単独、もしくは、混合して用いることが可能であり、代表的にはシリカ、酸化チタン、アルミナ、直径5〜200nmのコロイダルシリカなどが挙げられる。これらの中でも、トナーを負極性に帯電させるため、アルミナの微粒子が好ましく用いられる。
【0040】
前記非導電性微粒子の平均粒径としては、皮膜の厚みにもよるが、0.01μm〜0.7μmの範囲が好ましい。皮膜の厚みに対して用いる金属酸化物の微粒子の粒子径は適宜選択される。ここでいう皮膜の厚みとは、静電潜像現像用キャリアに含まれる樹脂被覆層の成分のうち、該微粒子成分を含まない樹脂成分の体積を、芯材を構成する磁性を有する微粉体の表面積で除した値である。
【0041】
−被覆層の形成方法−
前記被覆層の形成方法としては、塗布法が挙げられる。該塗布法としては、従来公知の方法が使用でき、例えば、芯材(芯材粒子)の表面に被覆層液を噴霧法あるいは浸漬法等の手段で塗布する方法が挙げられる。
【0042】
さらに、このようにして被覆層が塗布形成されたキャリア粒子を加熱することによって、被覆層樹脂分の縮合または架橋反応を促進させることが好ましい。
【0043】
この加熱処理は、被覆層形成後、引き続きコート装置内で行なってもよいし、被覆層形成後、通常の電気炉や焼成キルン等、別の加熱手段によって行なってもよい。
【0044】
また、前記塗布の加熱処理温度としては、使用する被覆層材料によって異なるため、一概に決められるものではないが、120℃〜450℃程度が好ましく、特にキャリア芯材のキューリー温度以下の温度程度までの上限温度であることがより好ましい。前記塗布の加熱処理時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5分〜120分間程度であることが好ましい。
【0045】
−電子写真用キャリアの物性−
前記電子写真用キャリアの体積平均粒径(Dw)としては、20μm〜65μmが好ましく、20μm〜50μmがより好ましい。前記体積平均粒径が、20μm未満であると、前記芯材の均一性が低下することに起因するキャリア付着が発生することがあり、65μmを超えると、画像細部の再現性が悪く、精細な画像が得られないことがある。
【0046】
前記電子写真用キャリアの体積抵抗としては、10(logΩ・cm)以上で16(logΩ・cm)以下が好ましく、11(logΩ・cm)以上で16(logΩ・cm)以下がより好ましい。
【0047】
前記体積抵抗が、10(logΩ・cm)未満であると、非画像部でのキャリア付着が生じることがあり、16(logΩ・cm)を超えると、現像時、エッジ部における画像濃度が強調されるいわゆるエッジ効果が顕著になる。前記体積抵抗は、被覆層の厚み、含有される前記導電性微粒子の含有量を調製することで、前記体積抵抗の範囲内で必要に応じて調整可能である。
【0048】
(電子写真用現像剤)
本発明の電子写真用現像剤(二成分現像剤)は、本発明の前記電子写真用キャリアと、トナーとを含む。これにより、キャリアの付着が抑制され、高画質化に対応できる電子写真用現像剤を得ることができる。
【0049】
前記現像剤におけるトナーと電子写真用キャリアの混合割合としては、電子写真用キャリア100質量部に対し、トナー2質量部〜12質量部が好ましく、2.5質量部〜10質量部がより好ましい。
【0050】
また、前記電子写真用現像剤において、該トナーによる該電子写真用キャリアの被覆率が50%のときの該トナーの帯電量が−10μc/g〜−50μc/g、より好ましくは−15μc/g〜−30μc/gとすることにより、地汚れ、キャリア付着の無い更に良好な電子写真用現像剤が得られる。
【0051】
本発明の電子写真用キャリアとトナーとからなる電子写真用現像剤において、トナーによる電子写真用キャリアの被覆率としては、10%〜90%、好ましくは20%〜80%である。
【0052】
また、前記被覆率が50%のときのトナーの帯電量としては、−10μc/g〜−50μc/gであることが好ましく、−15μc/g〜−30μc/gであるであることがより好ましい。前記帯電量が−10μc/g未満であると、地汚れ、トナー飛散が多くなり、−50μc/gを超えるとキャリア付着が起き易くなる。
【0053】
図1は、現像剤の帯電量の測定方法を説明するための概略図である。一定量の現像剤3を、両端に金属メッシュ2(ステンレス製)を備えた導体容器1(ケージ)に入れる。金属メッシュ2の目開きはトナー4と電子写真用キャリアの粒径の中間のもの(目開き20μm)を選び、トナー4が金属メッシュ2の間を通過するように設定する。ノズル5から圧縮窒素ガス(1kgf/cm)を60秒間吹き付けて、トナー4を導体容器1の外へ飛び出させると、導体容器1内にトナー4の電荷と逆極性を持ったキャリアが残される。
【0054】
その電荷量Qと、飛び出したトナー4の質量Mを測定し、単位質量当たりの電荷量を帯電量Q/Mとして算出する。トナー帯電量はμc/gで表示される。なお、前記被覆率は以下の式で算出される。
【0055】

前記式中、Dcは、キャリアの重量平均粒径(μm)、Dtは、トナーの重量平均粒径(μm)、Wtは、トナーの重量(g)、Wcは、キャリアの重量(g)、ρtは、トナー真密度(g/cm)、ρcは、キャリア真密度(g/cm)をそれぞれ表わす。
【0056】
<トナー>
前記トナーとしては、特に制限はなく、電子写真用トナーとして使用されるものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んでなり、離型剤、帯電制御剤、更に必要に応じてその他の成分を含んでなるものが好ましい。
【0057】
−結着樹脂−
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、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。
【0058】
−着色剤−
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンなどが挙げられる。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。
【0059】
前記着色剤の前記トナーにおける含有量としては、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
【0060】
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。該樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン、などが挙げられる。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。
【0061】
−離型剤−
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ワックス類等が好適に挙げられる。
【0062】
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、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、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
【0063】
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、等が挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド、等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド、等が挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン、等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
【0064】
前記ポリオレフィンワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
【0065】
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワックス、サゾールワックス等が挙げられる。
【0066】
前記離型剤の融点としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40℃〜160℃が好ましく、50℃〜120℃がより好ましく、60℃〜90℃が特に好ましい。
【0067】
前記融点が、40℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
【0068】
前記離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5cps〜1000cpsが好ましく、10cps〜100cpsがより好ましい。
【0069】
前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
【0070】
前記離型剤の前記トナーにおける含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1質量%〜40質量%が好ましく、3質量%〜30質量%がより好ましい。前記含有量が40質量%を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
【0071】
−帯電制御剤−
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、感光体に帯電される電荷の正負に応じて正又は負の荷電制御剤を適宜選択して用いることができる。
【0072】
前記負の帯電制御剤としては、例えば、電子供与性の官能基を持つ樹脂又は化合物、アゾ染料、有機酸の金属錯体等を用いることができる。具体的には、ボントロン(品番:S−31、S−32、S−34、S−36、S−37、S−39、S−40、S−44、E−81、E−82、E−84、E−86、E−88、A、1−A、2−A、3−A)(いずれも、オリエント化学工業社製)、カヤチャージ(品番:N−1、N−2)、カヤセットブラック(品番:T−2、004)(いずれも、日本化薬社製)、アイゼンスピロンブラック(T−37、T−77、T−95、TRH、TNS−2)(いずれも保土谷化学工業社製)、FCA−1001−N、FCA−1001−NB、FCA−1001−NZ、(いずれも、藤倉化成社製)等が挙げられる。
【0073】
前記正の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料等の塩基性化合物、4級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、高級脂肪酸の金属塩等を用いることができる。具体的には、ボントロン(品番:N−01、N−02、N−03、N−04、N−05、N−07、N−09、N−10、N−11、N−13、P−51、P−52、AFP−B)(いずれも、オリエント化学工業社製)、TP−302、TP−415、TP−4040(いずれも、保土谷化学工業社製)、コピーブルーPR、コピーチャージ(品番:PX−VP−435、NX−VP−434)(いずれも、ヘキスト社製);FCA(品番:201、201−B−1、201−B−2、201−B−3、201−PB、201−PZ、301)(いずれも、藤倉化成社製)、PLZ(品番:1001、2001、6001、7001)(いずれも、四国化成工業社製)、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。
【0074】
前記帯電制御剤の添加量は、結着樹脂の種類、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、前記結着樹脂100質量部に対し0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。前記添加量が、10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招くことがあり、0.1質量部未満であると、帯電立ち上り性や帯電量が十分でなく、トナー画像に影響を及ぼしやすいことがある。
【0075】
前記トナー材料としては、結着樹脂、離型剤、着色剤、及び帯電制御剤の他に、必要に応じて無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等を添加できる。
【0076】
前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム等を用いることができ、シリコーンオイルやヘキサメチルジシラザンなどで疎水化処理されたシリカ微粒子や、特定の表面処理を施した酸化チタンを用いることがより好ましい。
【0077】
前記シリカ微粒子としては、例えば、アエロジル(品番:130、200V、200CF、300、300CF、380、OX50、TT600、MOX80、MOX170、COK84、RX200、RY200、R972、R974、R976、R805、R811、R812、T805、R202、VT222、RX170、RXC、RA200、RA200H、RA200HS、RM50、RY200、REA200)(いずれも、日本アエロジル社製)、HDK(品番:H20、H2000、H3004、H2000/4、H2050EP、H2015EP、H3050EP、KHD50)、HVK2150(いずれも、ワッカーケミカル社製)、カボジル(品番:L−90、LM−130、LM−150、M−5、PTG、MS−55、H−5、HS−5、EH−5、LM−150D、M−7D、MS−75D、TS−720、TS−610、TS−530)(いずれも、キャボット社製)などを用いることができる。
【0078】
前記無機微粒子の添加量としては、トナー母体粒子100質量部に対し0.1質量部〜5.0質量部が好ましく、0.8質量部〜3.2質量部がより好ましい。
【0079】
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉砕法、特定の結晶性高分子及び重合性単量体を含有する単量体組成物を水相中で直接的に重合する重合法(懸濁重合法、乳化重合法)、特定の結晶性高分子及びイソシアネート基含有プレポリマーを含有する組成物を水相中においてアミン類で直接的に伸長/架橋する重付加反応法、イソシアネート基含有プレポリマーを用いた重付加反応法、溶剤で溶解し脱溶剤して粉砕する方法、溶融スプレー法等が挙げられる。
【0080】
前記粉砕法は、例えば、トナー材料を溶融乃至混練し、粉砕、分級等することにより、前記トナー母体粒子を得る方法である。なお、該粉砕法の場合、前記トナーの平均円形度を高くする目的で、得られたトナー母体粒子に対し、機械的衝撃力を与えて形状を制御してもよい。この場合、前記機械的衝撃力は、例えば、ハイブリタイザー、メカノフュージョンなどの装置を用いて前記トナーの母体粒子に付与することができる。
【0081】
以上のトナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。該溶融混練機としては、例えば、一軸の連続混練機、二軸の連続混練機、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所社製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、池貝鉄工所製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、バインダー樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、バインダー樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
【0082】
前記粉砕では、前記混練で得られた混練物を粉砕する。この粉砕においては、まず、混練物を粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、ジェット気流中で粒子同士を衝突させて粉砕したり、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
【0083】
前記分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。前記分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
【0084】
前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナーを製造する。
【0085】
前記懸濁重合法は、油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で後に述べる乳化法によって乳化分散する。その後重合反応を行い粒子化した後に、本発明におけるトナー粒子表面に無機微粒子を付着させる湿式処理を行えばよい。その際、余剰にある界面活性剤等を洗浄除去したトナー粒子に処理を施すことが好ましい。
【0086】
前記重合性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有すアクリレート、メタクリレート、等を一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
【0087】
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有するものを選ぶことよって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
【0088】
前記乳化重合法としては、水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、通常の乳化重合の手法によりラテックスを合成する。別途着色剤、離型剤等を水系媒体中分散した分散体を用意し、混合の後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。その後、後述する無機微粒子の湿式処理を行えばよい。ラテックスとして懸濁重合法に使用される単量体と同様なものを用いればトナー粒子表面に官能基を導入できる。
【0089】
これらの中でも、樹脂の選択性が高く、低温定着性が高く、また、造粒性に優れ、粒径、粒度分布、形状の制御が容易であるため、前記トナーとしては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを含むトナー材料を有機溶剤に溶解乃至分散させてトナー溶液を調製した後、該トナー溶液を水系媒体中に乳化乃至分散させて分散液を調製し、該水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させて接着性基材を粒子状に生成させ、前記有機溶剤を除去して得られるものが好適である。
【0090】
前記トナー材料としては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、結着樹脂と、帯電制御剤と、着色剤とを反応させて得られる接着性基材などを少なくとも含み、更に必要に応じて、樹脂微粒子、離型剤などのその他の成分を含んでなる。
【0091】
また、トナーの流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、以上のようにして製造されたトナー母体粒子に更に疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合してもよい。添加剤の混合は一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中又は漸次添加剤を加えていけばよい。この場合、混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。又、はじめに強い負荷を、次に、比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。次いで、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーが得られる。
【0092】
前記トナーは、その形状、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下のような、平均円形度、体積平均粒径、体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)などを有していることが好ましい。
【0093】
前記平均円形度は、前記トナーの形状と投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値であり、例えば、0.900〜0.980が好ましく、0.950〜0.975がより好ましい。なお、前記平均円形度が0.94未満の粒子が15%以下であるものが好ましい。
【0094】
前記平均円形度が、0.900未満であると、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.980を超えると、ブレードクリーニングなどを採用している画像形成システムでは、感光体上及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れ、例えば、写真画像等の画像面積率の高い画像形成の場合において、給紙不良等で未転写の画像を形成したトナーが感光体上に転写残トナーとなって蓄積した画像の地汚れが発生してしまうことがあり、あるいは、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまうことがある。
【0095】
前記平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」、シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.1ml〜0.5ml添加し、各トナー0.1g〜0.5g添加しミクロスパーテルで攪拌し、次いでイオン交換水80mLを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子株式会社製)で3分間分散処理した。前記分散液を前記FPIA−2100を用いて濃度を5,000個/μL〜15,000個/μLが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5,000個/μL〜15,000個/μLにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、即ち、添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分に濡らすことができないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径により異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナーの体積平均粒径が3μm〜10μmの場合、トナー量を0.1g〜0.5g添加することにより分散液濃度を5,000個/μL〜15,000個/μLに合わせることが可能となる。
【0096】
前記トナーの体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、3μm〜10μmが好ましく、3μm〜8μmがより好ましい。
【0097】
前記体積平均粒径が、3μm未満であると、電子写真用現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、10μmを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
【0098】
前記トナーにおける体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)としては、1.00〜1.25が好ましく、1.10〜1.25がより好ましい。
【0099】
前記体積平均粒径、及び前記体積平均粒子径と個数平均粒子径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer 3 Version3.51)にて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%の界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II、本多電子株式会社製)で10分間分散処理した。前記分散液を前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2%になるように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
【0100】
トナーの帯電電荷量は、実際の使用プロセスにより異なるため一概に決定できるものではないが、凡そ、本発明の構成によるキャリア粒子との組合せにおいて、飽和電荷量は、絶対値で3μC/g〜40μC/gであることが好ましく、5μC/g〜30μC/gがより好ましい。
【0101】
前記トナーの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーから選択される少なくとも1種とすることができ、各色のトナーは前記着色剤の種類を適宜選択することにより得ることができるが、カラートナーであるのが好ましい。
【0102】
(現像剤入り容器)
本発明で用いる現像剤入り容器は、本発明の前記電子写真用現像剤を容器中に収容してなる。
【0103】
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、現像剤容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
【0104】
前記現像剤容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物であるトナーが排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、等が特に好ましい。
【0105】
前記現像剤容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂,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、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
【0106】
本発明の現像剤入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述する本発明のプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けて現像剤の補給に好適に使用することができる。
【0107】
(プロセスカートリッジ)
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
【0108】
前記現像手段としては、本発明の前記電子写真用現像剤を収容する現像剤収容容器と、該現像剤収容容器内に収容された電子写真用現像剤を担持し、かつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
【0109】
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、後述する本発明で用いる画像形成装置に着脱可能に備えさせることが好ましい。
【0110】
ここで、前記プロセスカートリッジは、例えば、図2に示すように、静電潜像担持体101を内蔵し、帯電手段102、現像手段104、転写手段108、クリーニング手段107を含み、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。図2中、103は露光手段による露光であり、高解像度で書き込みが行うことのできる光源が用いられる。105は記録媒体をそれぞれ示す。
【0111】
次に、図2に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、静電潜像担持体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
【0112】
(画像形成方法及び画像形成装置)
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
【0113】
本発明で用いる画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
【0114】
前記静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
【0115】
前記静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」、「像担持体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
【0116】
前記静電潜像の形成は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、前記静電潜像形成手段により行うことができる。
【0117】
前記静電潜像形成手段は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
【0118】
前記帯電は、例えば、前記帯電器を用いて前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
【0119】
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
【0120】
また、前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
【0121】
また、前記帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
【0122】
前記露光は、例えば、前記露光器を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
【0123】
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
【0124】
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
【0125】
−現像工程及び現像手段−
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
【0126】
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
【0127】
前記現像手段は、例えば、本発明の前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記現像剤を収容し、前記静電潜像に該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適であり、本発明の前記現像剤入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
【0128】
前記現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
【0129】
前記現像器内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該静電潜像担持体(感光体)の表面に該トナーによる可視像が形成される。
【0130】
−転写工程及び転写手段−
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
【0131】
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
【0132】
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
【0133】
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記静電潜像担持体(感光体)上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。
【0134】
前記転写器としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、等が挙げられる。
【0135】
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
【0136】
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着手段を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
【0137】
前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、等が挙げられる。
【0138】
前記定着装置が、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
【0139】
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
【0140】
前記除電工程は、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
【0141】
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
【0142】
前記クリーニング工程は、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
【0143】
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ、等が好適に挙げられる。
【0144】
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
【0145】
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
【0146】
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、各工程は、制御手段により好適に行うことができる。
【0147】
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ、等の機器が挙げられる。
【0148】
前記画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する一の態様について、図3を参照しながら説明する。図3に示す画像形成装置100は、前記静電潜像担持体としての感光体ドラム10(以下「感光体10」という)と、前記帯電手段としての帯電ローラ20と、前記露光手段としての露光装置30と、前記現像手段としての現像装置40と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有する前記クリーニング手段としてのクリーニング装置60と、前記除電手段としての除電ランプ70とを備える。
【0149】
中間転写体50は無端ベルトであり、その内側に配置されこれを張架する3個のローラ51によって、図中矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50には、その近傍に中間転写体用クリーニングブレード90が配置されており、また、記録媒体95に可視像(トナー像)を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加可能な前記転写手段としての転写ローラ80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、この中間転写体50上の可視像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、該中間転写体50の回転方向において、静電潜像担持体10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と記録媒体95との接触部との間に配置されている。
【0150】
現像装置40は、現像剤担持体としての現像ベルト41と、この現像ベルト41の周囲に併設したブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M、及びシアン現像ユニット45Cとから構成されている。なお、ブラック現像ユニット45Kは、現像剤収容部42Kと現像剤供給ローラ43Kと現像ローラ44Kとを備えている。イエロー現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Yと現像剤供給ローラ43Yと現像ローラ44Yとを備えている。マゼンタ現像ユニット45Mは、現像剤収容部42Mと現像剤供給ローラ43Mと現像ローラ44Mとを備えている。シアン現像ユニット45Cは、現像剤収容部42Cと現像剤供給ローラ43Cと現像ローラ44Cとを備えている。また、現像ベルト41は、無端ベルトであり、複数のベルトローラにより回転可能に張架され、一部が静電潜像担持体10と接触している。
【0151】
図3に示す画像形成装置100において、例えば、帯電ローラ20が感光体ドラム10を一様に帯電させる。露光装置30が感光ドラム10上に像様に露光を行い、静電潜像を形成する。感光ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40からトナーを供給して現像して可視像(トナー像)を形成する。該可視像(トナー像)が、ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、更に転写紙95上に転写(二次転写)される。その結果、転写紙95上には転写像が形成される。なお、感光体10上の残存トナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10における帯電は除電ランプ70により一旦、除去される。
【0152】
前記画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する他の態様について、図4を参照しながら説明する。図4に示す画像形成装置100は、図4に示す画像形成装置100において、現像ベルト41を備えてなく、感光体10の周囲に、ブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M及びシアン現像ユニット45Cが直接対向して配置されていること以外は、図3に示す画像形成装置100と同様の構成を有し、同様の作用効果を示す。なお、図4においては、図3におけるものと同じものは同符号で示した。
【0153】
本発明の画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する他の態様について、図5を参照しながら説明する。図5に示すタンデム画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。このタンデム画像形成装置は、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備えている。
【0154】
前記複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図5中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される記録媒体(転写紙)と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
【0155】
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
【0156】
次に、タンデム型現像器120を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
【0157】
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読取りセンサ36で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
【0158】
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段、及びシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段及びシアン用画像形成手段)は、図6に示すように、それぞれ、静電潜像担持体10(ブラック用静電潜像担持体10K、イエロー用静電潜像担持体10Y、マゼンタ用静電潜像担持体10M、及びシアン用静電潜像担持体10C)と、該静電潜像担持体10を一様に帯電させる帯電装置160と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像様に前記静電潜像担持体を露光(図6中、L)し、該静電潜像担持体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置61と、該トナー画像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、クリーニング装置63と、除電器64とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像)を形成可能である。こうして形成された該ブラック画像、該イエロー画像、該マゼンタ画像及び該シアン画像は、支持ローラ14、15及び16により回転移動される中間転写体50上にそれぞれ、ブラック用静電潜像担持体10K上に形成されたブラック画像、イエロー用静電潜像担持体10Y上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用静電潜像担持体10M上に形成されたマゼンタ画像及びシアン用静電潜像担持体10C上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上に前記ブラック画像、前記イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
【0159】
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ142を回転して手差しトレイ54上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体50上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置22により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置17によりクリーニングされる。
【0160】
カラー画像が転写され形成された前記シート(記録紙)は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25へと送出され、定着装置25において、熱と圧力とにより前記合成カラー画像(カラー転写像)が該シート(記録紙)上に定着される。その後、該シート(記録紙)は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされ、あるいは、切換爪55で切り換えてシート反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
【実施例】
【0161】
以下、本発明のキャリア及び電子写真用現像剤の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【0162】
<合成例1>
PSQ−A(かご型ポリシルセスキオキサン側鎖イソブチル/グリシジル基)の合成
玉付還流管、攪拌棒、温度計を備えた、1L容スリ付三つ口フラスコを窒素置換・窒素気流下とした。これに0.1規定水酸化ナトリウム水溶液20g、テトラヒドロフラン(THF)600mLを入れ、機械攪拌で攪拌(200rpm)しつつ、室温でイソブチルトリメトキシシラン40g(240mmoL)および3−グリシジルトリメトキシシラン60g(240mmoL)を加えた。次いで反応系をサーモスタット付オイルバスを用いて60℃に加熱し、3時間反応させた。反応後、室温まで冷却した後に、塩などの不溶物を濾過により除き、ロータリーエバポレーターにより溶媒を留去した後、更に減圧乾燥により留去し70gの生成物、一般式(3)中のRがそれぞれイソブチル基とグリシジル基であるかご型ポリシルセスキオキサン(部分開裂構造体)PSQ−A(無色の液体)を得た。PSQ−Aの収量は、70gであり、収率は70%であった。
【0163】
このPSQ−Aをテトラヒドロフランに溶解し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて分子量測定したところ、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)で1,800、分散度(Mw/Mn)は1.1であった。また、H−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)は、0.6〜0.8(4H)、1.0(6H)、1.7(2H)、1.9(1H)、2.6(1H)、2.8(1H)、3.2(1H)、3.5(3H)、3.7(2H)であり、29Si−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)は−69、−65、−58であった。なお、29Si−NMRの測定結果から、シラノール基(SiOHを含むT2成分の比率は、10moL%であることがわかった。これらのスペクトルデータから、PSQ−Aは、以下の構造式を有することがわかった。PSQ−Aは、THFおよびトルエンに可溶であった。
【0164】
【化3】

Rは、イソブチル基乃至グリシジル基であり、一般式(3)のうち、nは8であり、mは1である。

【0165】
<実施例1>
(1)キャリア1の作製
ジイソシアネート10質量部(B−830:三井化学ポリウレタン製)に鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン2.16質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン0.24質量部(KF−8010:信越化学工業製)、PSQ−A0.6質量部(5質量%)、熱開始剤0.006質量部(PSQに対し1質量%)(サンエイドSI−80L:三新化学工業製)を混合し、20質量%になるようTHF溶液に溶解して60℃で4時間攪拌した。次いでホモミキサーで10分間分散させて[被覆層液1]を調製した。
【0166】
次に、芯材としてフェライト粉(1kガウスでの飽和磁気モーメント65emu/g)を用い、前記[被覆層液1]を芯材表面に厚み1.0μmになるように転動流動式コーティング装置を用いて塗布した後、乾燥させキャリア前駆体を得た。得られたキャリア前駆体を電気炉中にて、60℃で10分放置した後、180℃で60分間放置して焼成し、冷却後フェライト粉バルクを目開き90μmの篩を用いて解砕し、[キャリア1]を作製した。
【0167】
得られた[キャリア1]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0168】
(2)トナー1の作製
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、メタクリル酸166質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、3,800回転/分で30分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し、4時間反応させた。更に、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部を加え、75℃で6時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。
【0169】
得られた[微粒子分散液1]について粒度分布測定器(LA−920、堀場製作所製)で測定したところ、体積平均粒径は110nmであった。また、得られた[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は58℃であり、質量平均分子量は13万であった。
【0170】
−水相の調製−
水990質量部、[微粒子分散液1]83質量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
【0171】
−低分子ポリエステルの合成−
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させ、更に、10〜15mmHgの減圧で5時間反応させた後、反応容器内に無水トリメリット酸44質量部を入れ、常圧下、180℃で3時間反応させ、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2,300、質量平均分子量6,700、ガラス転移温度(Tg)43℃、酸価25mgKOH/gであった。
【0172】
−中間体ポリエステル及びプレポリマーの合成−
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させ、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応させた[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,200、質量平均分子量9,700、ガラス転移温度(Tg)54℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価52mgKOH/gであった。
【0173】
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、[中間体ポリエステル1]410質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応させて、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
【0174】
−ケチミン化合物の合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン170質量部、及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で4時間半反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。得られた[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
【0175】
−マスターバッチ(MB)の作製−
水1,200質量部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製)540質量部(DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)、及び前記低分子ポリエステル樹脂1,200質量部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて、110℃で1時間混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕することで[マスターバッチ1]を得た。
【0176】
−油相の作製−
撹拌棒、及び温度計をセットした容器内に、[低分子ポリエステル1]378質量部、カルナウバワックス100質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下、80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで、容器内に[マスターバッチ1]500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合し、[原料溶解液1]を得た。
【0177】
[原料溶解液1]1,324質量部を容器内に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、及びワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65質量%酢酸エチル溶液1,324質量部を加え、上記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・ワックス分散液1]を得た。[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分間)は50質量%であった。
【0178】
−乳化及び脱溶剤−
[顔料・ワックス分散液1]749質量部、[プレポリマー1]を115質量部、[ケチミン化合物1]2.9質量部を容器内に入れ、TKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合し、[乳化スラリー1]を得た。
【0179】
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、40℃で24時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
【0180】
−洗浄及び乾燥−
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過し、濾過ケーキ(a)を得た後、以下のようにして洗浄、濾過を繰り返した後、乾燥して[トナー母体粒子1]を得た。
(1)濾過ケーキ(a)にイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過し、濾過ケーキ(b)を得た。
(2)濾過ケーキ(b)に10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過し、濾過ケーキ(c)を得た。
(3)濾過ケーキ(c)に10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過し、濾過ケーキ(d)を得た。
(4)の濾過ケーキ(d)にイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
【0181】
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後、目開き75μmメッシュで篩い、体積平均粒径6.1μm、個数平均粒径5.4μm、平均円形度0.972の[トナー母体粒子1]を作製した。
【0182】
−[トナー1]の作製−
最後に、得られた[トナー母体粒子1]100質量部に疎水シリカ0.7質量部と、疎水性酸化チタン0.3質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合して[トナー1]を作製した。
【0183】
(3)二成分現像剤1の作製
作製した[トナー1]及び[キャリア1]を、トナーによるキャリア被覆率が50質量%となる割合で調節し、ターブラーミキサー(シンマルエンタープライゼス社製)で攪拌し、[現像剤1]を作製した。
【0184】
<[現像剤1]の評価>
得られた[現像剤1]を用いて、以下のようにして、被覆層の剥離及び削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性、及び地汚れを評価した。
【0185】
―被覆層の剥離及び削れの評価―
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、20万枚のランニング評価を行い、ランニングを終えたキャリアの抵抗低下量の比率(20万枚ランニング後の抵抗低下量/ラン初期の抵抗低下量)として、下記基準で評価した。
【0186】
(評価基準)
◎:1/10以上
○:1/10未満1/100以上
△:1/100未満1/1000以上
×:1/1000未満。
【0187】
ここでいう抵抗低下量とは、ランニング前のキャリアを抵抗計測平行電極:ギャップ2mmの電極間に投入し、DC200Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計(横川ヒューレットパッカード株式会社製、High Resistance Meter)で計測した値を体積抵抗率に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことをいい、目標値は2.0〔Log(Ω・cm)〕以下である。また、抵抗低下の原因は、キャリアの被覆層の芯材からの脱離であるため、削れを減らすことで、抵抗低下量を抑えることができる。なお、通常は、ラン初期のランニング前の抵抗が最も大きい。
【0188】
―トナースペント性の評価―
作製した[現像剤1]をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、20%画像面積のチャートを、画像濃度1.4±0.2になるようにトナー濃度を制御しながら、20万枚出力後の現像剤の帯電量(μc/g)の変化量(20万枚ランニング後の帯電量の低下量/ラン初期の帯電量)で、出力前の初期値と比較して、下記基準で評価した。なお、帯電量はブローオフ法で測定した。
【0189】
〔評価基準〕
◎:15%未満
○:15%以上30%未満
△:30%以上50%未満
×:50%以上
【0190】
トナーがキャリアにスペントすることで、キャリア最表面の組成が変化して、帯電量が低下する。この、ランニング前後における帯電量の変化が少ないほど、トナーのキャリアへのスペントの程度が少ないと判断される。
【0191】
−画像濃度の評価−
[現像剤1]を、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて、複写紙(TYPE6000<70W>、株式会社リコー製)に、現像剤の付着量が1.00±0.05mg/cmのベタ画像を形成した。該ベタ画像の形成は、複写紙20万枚に対して繰り返し行った。
【0192】
初期及び20万枚耐久試験後に得られたベタ画像の画像濃度について、目視で観察し、下記基準に基づいて、初期画像に対して、20万枚耐久試験後の画像を評価した。なお、得られた画像濃度が高いほど、高濃度の画像が形成できる。
【0193】
〔評価基準〕
◎:画像濃度に変化がなく、高画質が得られた。
○:やや画像濃度が低下したが、高画質が得られた。
△:画像濃度が低下し、画質が低下した。
×:著しく画像濃度低下し、画質が大きく低下した。
【0194】
−トナー飛散性の評価−
[現像剤1]を用いて、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)により、画像面積率5%のチャートを20万枚連続出力した際の機内のトナー汚染の程度を目視にて、下記基準により4段階で評価した。
【0195】
〔評価基準〕
◎:画像形成装置内のトナー汚染がまったくなく、優良な状態である。
○:画像形成装置内のトナー汚染がなく、良好な状態である。
△:画像形成装置内のトナー汚染があるが、実使用可能なレベルである。
×:画像形成装置内のトナー汚染がひどく、実使用不可能なレベルである。
【0196】
−地汚れの評価−
[現像剤1]を用いて、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)により、画像面積率5%のチャートを20万枚連続出力した際の画像背景部の地汚れの程度を目視により、下記基準で評価した。
【0197】
〔評価基準〕
○:画像背景部に地汚れの発生がない。
△:画像背景部に地汚れがやや発生している。
×:画像背景部に地汚れが発生している。
【0198】
−総合評価−
以上の各評価結果を総合して、下記基準で評価した。
【0199】
〔評価基準〕
◎:トナー帯電量、被覆層剥離・削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性及び地汚れの評価のうち、◎の数が3個以上
○:トナー帯電量、被覆層剥離・削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性及び地汚れの評価のうち、◎の数が3個未満
△:トナー帯電量、被覆層剥離・削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性及び地汚れの評価のうち、◎の数が0個
×:トナー帯電量、被覆層剥離・削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性及び地汚れの評価のうち、×の数が4つ以上
評価結果を表3に示した。
【0200】
<実施例2>
(1)キャリア2の作製
前記[被覆層液1]にアルミナ微粒子5.6質量部(スミラコンダムAA−04:住友化学工業製)を加えた以外は[被覆層液1]と同様に[被覆層液2]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液2]を用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア2を作製した。
【0201】
得られた[キャリア2]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0202】
(2)二成分現像剤2の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア2]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤2]を作製した。
【0203】
(3)二成分現像剤2の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤2]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0204】
<実施例3>
(1)キャリア3の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン1.8質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン0.6質量部(KF−8010:信越化学工業製)とに代えた以外は[被覆層液1]と同様に[被覆層液3]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液3]を用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア3を作製した。
【0205】
得られた[キャリア3]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0206】
(2)二成分現像剤3の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア3]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤3]を作製した。
【0207】
(3)二成分現像剤3の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤3]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0208】
<実施例4>
(1)キャリア4の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン1.8質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン0.6質量部(KF−8010:信越化学工業製)とに代えて、さらにアルミナ微粒子5.6質量部(スミラコンダムAA−04:住友化学工業製)を加えた以外は[被覆層液1]と同様にして[被覆層液4]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液4]を用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア4を作製した。
【0209】
得られた[キャリア4]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0210】
(2)二成分現像剤4の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア4]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤4]を作製した。
【0211】
(3)二成分現像剤4の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤4]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0212】
<実施例5>
(1)キャリア5の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン1.2質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン1.2質量部(KF−8010:信越化学工業製)とに代えた以外は[被覆層液1]と同様にして[被覆層液5]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液5]を用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア5を作製した。
【0213】
得られた[キャリア5]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0214】
(2)二成分現像剤5の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア5]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤5]を作製した。
【0215】
(3)二成分現像剤5の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤5]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0216】
<実施例6>
(1)キャリア6の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン1.2質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン1.2質量部(KF−8010:信越化学工業製)とに代えて、さらにアルミナ微粒子5.6質量部(スミラコンダムAA−04:住友化学工業製)を加えた以外は[被覆層液1]と同様にして[被覆層液6]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液6]を用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア6を作製した。
【0217】
得られた[キャリア6]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0218】
(2)二成分現像剤6の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア6]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤2]を作製した。
【0219】
(3)二成分現像剤6の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤6]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0220】
<実施例7>
(1)キャリア7の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン0.6質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン1.8質量部(KF−8010:信越化学工業製)とに代えた以外は[被覆層液1]と同様に[被覆層液7]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液7]を用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア7を作製した。
【0221】
得られた[キャリア7]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0222】
(2)二成分現像剤7の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア7]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤7]を作製した。
【0223】
(3)二成分現像剤7の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤7]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0224】
<実施例8>
(1)キャリア8の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン0.6質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン1.8質量部(KF−8010:信越化学工業製)に代えて、さらにアルミナ微粒子5.6質量部(スミラコンダムAA−04:住友化学工業製)を加えた以外は[被覆層液1]と同様に[被覆層液8]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液8]を用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア8を作製した。
【0225】
得られた[キャリア8]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0226】
(2)二成分現像剤8の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア8]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤8]を作製した。
【0227】
(3)二成分現像剤8の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤8]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0228】
<実施例9>
(1)キャリア9の作製
ジイソシアネート10質量部(B−830:三井化学ポリウレタン製)に鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン2.4質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、PSQ−A0.6質量部(5質量%)、熱開始剤0.006質量部(PSQに対し1質量%)(サンエイドSI−80L:三新化学工業製)を混合し、20質量%になるようTHF溶液に溶解して60℃で4時間攪拌し次いでホモミキサーで10分間分散させて[被覆層液9−1]を調製した。次いで、ジイソシアネート10質量部(B−830:三井化学ポリウレタン製)に鎖長7.9のアミノ基変性ポリシロキサン2.4質量部(KF−8010:信越化学工業製)、と、PSQ−A0.6質量部(5質量%)、熱開始剤0.006質量部(PSQに対し1質量%)(サンエイドSI−80L:三新化学工業製)を混合し、20質量%になるようTHF溶液に溶解して60℃で4時間攪拌し次いでホモミキサーで10分間分散させて[被覆層液9−2]を調製した。[被覆層液9−1]と[被覆層液9−2]を重量比率1:9の割合となるように混合し[被覆層9]を調整し、[被覆層液1]の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア9を作製した。
【0229】
得られた[キャリア9]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0230】
(2)二成分現像剤9の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア9]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤9]を作製した。
【0231】
(3)二成分現像剤9の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤9]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0232】
<実施例10>
(1)キャリア10の作製
前記[被覆層液9−1]にアルミナ微粒子5.6質量部(スミラコンダムAA−04:住友化学工業製)を加えた以外は[被覆層液9−1]と同様に[被覆層液10−1]を調製した。次いで、前記[被覆層液9−1]にアルミナ微粒子5.6質量部(スミラコンダムAA−04:住友化学工業製)を加えた以外は[被覆層液9−2]と同様に[被覆層液10−2]を調製した。[被覆層液10−1]と[被覆層液10−2]を重量比率1:9の割合となるように混合し[被覆層10]を調整し、[被覆層液1]の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア10を作製した。
【0233】
(2)二成分現像剤10の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア10]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤10]を作製した。
【0234】
得られた[キャリア10]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0235】
(3)二成分現像剤10の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤10]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0236】
<実施例11>
(1)キャリア11の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン0.24質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長18のアミノ基変性ポリシロキサン2.16質量部(X−22−161A:信越化学工業製)とに代えた以外は[被覆層液1]と同様に[被覆層液11]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液11]用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア11を作製した。
【0237】
得られた[キャリア11]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0238】
(2)二成分現像剤11の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア11]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤11]を作製した。
【0239】
(3)二成分現像剤11の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤11]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0240】
<実施例12>
(1)キャリア12の作製
前記[被覆層液1]のアミノ基変性ポリシロキサンを鎖長0.2のアミノ基変性ポリシロキサン2.16質量部(PAM−E:信越化学工業製)と、鎖長18のアミノ基変性ポリシロキサン0.24質量部(X−22−161A:信越化学工業製)とに代えた以外は[被覆層液1]と同様に[被覆層液12]を調製し、[被覆層液1]の代わりに[被覆層液12]用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア12を作製した。
【0241】
得られた[キャリア12]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0242】
(2)二成分現像剤12の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア12]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤12]を作製した。
【0243】
(3)二成分現像剤12の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤12]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0244】
<比較例1>
(1)キャリア13の作製
下記の材料を固形分濃度が20%となるようにトルエンで希釈し、次いでホモミキサーで10分間分散して、[被覆層液13]を調製し、[被覆層液1]の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア13を作製した。
・シリコーン樹脂溶液(東レ・ダウコーニング株式会社製、SR2405、固形分50質量%)・・・14質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・0.14質量部
・カーボンブラック(MA100R:三菱化学工業製)・・・1.0質量部
【0245】
得られた[キャリア13]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0246】
(2)二成分現像剤13の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア13]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤13]を作製した。
【0247】
(3)二成分現像剤13の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤13]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0248】
<比較例2>
(1)キャリア14の作製
下記の材料を固形分濃度が20%となるようにトルエンで希釈し、次いでホモミキサーで10分間分散して、[被覆層液14]を調製し、[被覆層液1]の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア14を作製した。
・アクリル樹脂(メタクリル酸メチル60質量%、アクリル酸ブチル34質量%、アクリル酸2−ヒドロキシエチル6質量%の共重合体) ・・・2質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・1.3質量部
・シリコーン樹脂溶液(東レ・ダウコーニング株式会社製、SR2405、固形分50質量%)・・・8質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・0.12質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダム AA−04 粒子径0.4μm)・・・3質量部
【0249】
得られた[キャリア14]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0250】
(2)二成分現像剤14の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア14]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤14]を作製した。
【0251】
(3)二成分現像剤14の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤14]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0252】
<比較例3>
(1)キャリア15の作製
下記の材料を固形分濃度が20%となるようにトルエンで希釈し、次いでホモミキサーで10分間分散して、[被覆層液15]を調製し、[被覆層液1]の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア15を作製した。
・シリコーン樹脂溶液(東レ・ダウコーニング株式会社製、SR2405、固形分50質量%)・・・14質量部
・架橋メラミン粒子(粒径0.4μm)・・・3質量部
・カーボンブラック(MA100R:三菱化学工業製)・・・1.0質量部
【0253】
得られた[キャリア15]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0254】
(2)二成分現像剤15の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア15]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤15]を作製した。
【0255】
(3)二成分現像剤15の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤15]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0256】
<比較例4>
(1)キャリア16の作製
3官能イソシアネート40質量部(D110N:武田薬品工業製)及びジイソシアネート20質量部(スミジュールT:住友バイエルウレタン製)にカーボンブラック4質量部(VXC−72:キャボット製)を加え、150質量部の酢酸エチルを加えて60℃で加熱混合した。次いでアミノ基変性ポリシロキサン20質量部(X−22−161A:信越化学工業製)、ジエチレントリアミン5質量部を混合し、全体の固形分濃度が20質量%になるよう酢酸エチル溶液に溶解して攪拌し、次いでホモミキサーで10分間分散させて[被覆層液16]を調製し、[被覆層液1]の代わりに用いた以外は実施例1と同様にして、キャリア16を作製した。
【0257】
得られた[キャリア16]の質量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)、Dw/Dn、および体積抵抗率を表3に記載した。
【0258】
(2)二成分現像剤16の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア16]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤16]を作製した。
【0259】
(3)二成分現像剤16の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤16]の評価を行い、その結果を表3に示した。
【0260】
実施例1から実施例12及び比較例1から比較例4の被覆層液の構成成分を表1−1、表1−2及び表2にまとめた。なお、単位は、鎖長を除き全て質量部である。
【0261】
【表1−1】

【表1−2】

【0262】
【表2】

【0263】
【表3】

【0264】
実施例1から実施例12の現像剤は、被覆層の剥離及び削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性及び地汚れについて、総合的に非常な良好な結果を得た。一方、比較例1から比較例4は、総合的に実施例1から実施例12と比較しても被覆層の剥離及び削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性及び地汚れが劣ることがわかる。
【符号の説明】
【0265】
1 導体容器(ケージ)
2 金属メッシュ
3 現像剤
4 トナー
5 ノズル
100 画像形成装置
120 タンデム型現像器
150 複写機本体
101 静電潜像担持体
102 帯電手段
103 露光手段による露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
10 静電潜像担持体(感光体ドラム)
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
45K ブラック現像ユニット
42Y 現像剤収容部
43Y 現像剤供給ローラ
44Y 現像ローラ
45Y イエロー現像ユニット
42M 現像剤収容部
43M 現像剤供給ローラ
44M 現像ローラ
45M マゼンタ現像ユニット
42C 現像剤収容部
43C 現像剤供給ローラ
44C 現像ローラ
45C シアン現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切替爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像装置
62 転写帯電器
63 クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 中間転写体用クリーニングブレード
95 記録媒体
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
L 露光
【先行技術文献】
【特許文献】
【0266】
【特許文献1】特開平1−284862号公報
【特許文献2】特開平8−6307号公報
【特許文献3】特開2000−147839号公報
【特許文献4】特開平9−269614号公報
【特許文献5】特開平9−319156号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯材と、該芯材表面に、結着樹脂乃至結着樹脂前駆体を少なくとも含む被覆層と、を有する電子写真用キャリアであって、
前記結着樹脂乃至結着樹脂前駆体が、(A)ジイソシアネート化合物と、(B)下記一般式(1)で表される鎖長が異なる2種類以上のアミノ基変性ポリシロキサンと、(C)下記一般式(2)で表される三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン及び一般式(3)で表される三次元多面体構造のかご型シルセスキオキサン部分開裂構造体よりなる少なくともいずれかのシルセスキオキサンと、を含有することを特徴とする電子写真用キャリア。

NH(CH(RSiO)SiR(CHNH 一般式(1)

ただし、前記一般式(1)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリロキシ基、飽和炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ケイ素原子含有基、及びそれらの置換体のいずれかより選ばれ、それぞれ互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。nは、重量平均分子量から算出される計算上の鎖長を表す。

(RSiO3/2 一般式(2)

(RSiO3/2(RSiOH) 一般式(3)

ただし、前記一般式(2)及び(3)中、Rは、それぞれ少なくとも一つのエポキシ基を含む置換基であり、エポキシ基以外のRは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリロキシ基、飽和炭化水素基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、ケイ素原子含有基、及びそれらの置換体のいずれから選択される。nは、4以上の整数を表し、mは、2以上の整数を表し、n+mは、6以上の整数を表す。
【請求項2】
被覆層は、さらに溶剤を含む被覆層液を用いて形成した請求項1に記載の電子写真用キャリア。
【請求項3】
一般式(1)で表されるアミノ基変性ポリシロキサンの重量平均分子量より計算される鎖長nが10以下である請求項1から2のいずれかに記載の電子写真用キャリア。
【請求項4】
被覆層中に無機微粒子を含有する請求項1から3のいずれかに記載の電子写真用キャリア。
【請求項5】
請求項1から4のいずれかに記載の電子写真用キャリアと、トナーと、を含むことを特徴とする電子写真用現像剤。
【請求項6】
トナーによる電子写真用キャリアの被覆率が50%のときのトナーの帯電量が−10μc/gから−50μc/gである請求項5に記載の電子写真用現像剤。
【請求項7】
静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを備えた電子写真式の画像形成方法であって、
前記現像剤が、請求項5から6のいずれかに記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項8】
静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを備えた電子写真式の画像形成装置であって、
前記現像剤が、請求項5から6のいずれかに記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項9】
静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段とを含む電子写真式画像形成装置のプロセスカートリッジであって、
前記現像剤が、請求項5から6のいずれかに記載の電子写真用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項10】
請求項8に記載の画像形成装置、又は請求項9に記載のプロセスカートリッジに着脱可能であって、請求項5から6のいずれかに記載の電子写真用現像剤を収容したことを特徴とする現像剤入り容器。

【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図1】
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【公開番号】特開2011−64833(P2011−64833A)
【公開日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−213846(P2009−213846)
【出願日】平成21年9月15日(2009.9.15)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】