説明

静電荷像現像用現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法

【課題】高温高湿下で長期にわたり放置された後の、初期の出力画像におけるカブリの発生が抑制される静電荷像現像用現像剤の提供。
【解決手段】キャリアとトナーとを含む現像剤であって、前記トナーの前記現像剤に対する濃度が8質量%のときの、比誘電率ε’が12以上22以下であり、tanδが0.01以上0.07以下である静電荷像現像用現像剤。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電荷像現像用現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真法による画像形成では、帯電工程、露光工程により潜像保持体(感光体)に静電荷像を形成し、現像工程で現像し現像像を形成し、該現像像を記録媒体上に転写し、定着工程において加熱等により定着し画像を得る。この様な電子写真法で用いられる静電荷像現像用現像剤は、結着樹脂中に着色剤を分散させたトナーを単独で用いる一成分現像剤と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤とに大別される。
該二成分現像剤は、キャリアが比較的表面積が大きいことからトナーとの帯電が容易であり、かつ該キャリアに磁性粒子を用いることにより、マグロール等により搬送が容易である等の理由から、現在広く用いられている。
【0003】
フィルミングやカブリのない2成分現像方式電子写真用現像剤を提供するため、磁性材料粉末を含有するキャリアと、結着剤合成樹脂と着色剤とを含有するトナーを含む感光体上の静電潜像を現像する電子写真のための現像剤において、キャリアに混合される初期現像剤中のトナーの飽和帯電量Qsdと、補給用トナーの飽和帯電量Qsaとが、次式の関係にあることを特徴とする2成分現像方式電子写真用現像剤が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
Qsd/Qsa≦0.76
【0004】
また、長時間の連続高速複写に耐え得る電子写真用現像剤を提供するため、シリコーンオイル、樹脂及びシランカップリング剤により、表面が被覆されている電子写真用キャリアと誘電率が2.5以上3.5以下であるトナーとから成ることを特徴とする電子写真用現像剤が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
また、トナー帯電量の立ち上がりが速く、キャリア付着が起こらず、長期にわたり安定した帯電性をトナーに与え、良好な画像を安定して得ることができる静電潜像現像用キャリアを提供するため、磁性体芯粒子上の被覆樹脂層中に樹脂粒子及び金属酸化物粒子とを分散させてなる静電潜像現像用キャリアにおいて、前記金属酸化物粒子の誘電率が5 ×10-11 (F/m) 以上50×10-11 (F/m) 以下の範囲にあり、該金属酸化物粒子の電気抵抗が108 (Ω・m)を超えていることを特徴とする静電潜像現像用キャリアが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
【0006】
また、カーボンブラックを含有するトナーを用いた場合でも、排紙不良を防いで良好な画像を形成することができる画像形成方法を提供するため、静電潜像を保持する感光体表面を帯電手段によって帯電する帯電工程と、前記帯電された感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、現像剤に含まれるトナーを前記感光体表面の静電潜像に供給して前記静電潜像を可視化してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を転写材上に転写する転写工程と、定着体と該定着体に圧接された加圧体により形成されるニップ部に転写材を通過させることにより前記トナー像を前記転写材上に加熱接触圧着させる定着工程とを少なくとも有し、上記各工程が繰り返されて画像形成が繰り返し行われる画像形成方法であって、前記定着体はオイル塗布機構および前記定着体に接触する定着補助部材を有さず、前記トナーは結着樹脂とカーボンブラックと離型剤とを少なくとも含有するトナー粒子と、無機粒子とを有する非磁性ブラックトナーを含み、前記トナーは質量平均粒径が3.5μm以上9.5μm以下であり、前記トナーの(誘電損率ε”/誘電率ε’)で表される損失正接tanδが、周波数5×10Hzにおいて0.008以上0.018以下であり且つ周波数10Hzにおいて0.006以上0.016以下であり、前記トナーの質量平均分子量(Mw)が200000以上900000以下であり、前記トナーのカーの流動性指数が55以上98以下であり且つカーの噴粒性指数が70以上98以下であり、前記離型剤は前記トナー粒子100質量部中に2質量部以上20質量部以下含有されることを特徴とする画像形成方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
【0007】
また、現像性を高め、画像安定性の図られる新規キャリアを提供するため、磁性コア粒子およびその表面をコートするキャリアコート材からなるキャリアであって、該キャリアの誘電損率ε"/誘電率ε'で示される損失正接tanδが以下の関係式:a/b<6.5、および0.05<c<20[ここで、aは測定温度30℃での周波数DEFreq[Hz]:1×10時のDELoss値であり、bは測定温度30℃での周波数DEFreq[Hz]:1X10時のDELoss値であり、cは測定温度150℃での周波数DEFreq[Hz]:1×10時のDELoss値である]を満たすことを特徴とするキャリアが開示されている(例えば、特許文献5参照)。
【0008】
また、環境変動に強く、耐久時における帯電安定性、キャリア劣化に強い二成分系現像剤を提供するため、結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する第1のトナー粒子と第1の外添剤を含有する第1のトナー並びに第1の磁性キャリアとを少なくとも有し、第2のトナーと第2の磁性キャリアを含有する補給剤を補給しながら現像する現像方法に使用される二成分系現像剤において、上記第1のトナーは、個数平均粒径50nm以上の第1のシリカ粒子を少なくとも第1のトナー粒子100質量部に対して0.5質量部以上含有し、上記二成分系現像剤の誘電損率ε”/誘電率ε’で示される損失正接tanδにおいて、周波数2000Hzの損失正接tanδ1及び2×10Hzの損失正接tanδ2が下記式を満たすことを特徴とする二成分系現像剤が開示されている(例えば、特許文献6参照)。
0.06≦tanδ1(2000Hz)≦0.13
0.04≦tanδ2(2×10Hz)≦0.10
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平09−258482号公報
【特許文献2】特開平10−020563号公報
【特許文献3】特開2000−112183号公報
【特許文献4】特開2004−029156号公報
【特許文献5】特開2005−257993号公報
【特許文献6】特開2005−316057号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、高温高湿下で長期にわたり放置された後の、初期の出力画像におけるカブリの発生が抑制される静電荷像現像用現像剤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】
即ち、請求項1に係る発明は、キャリアとトナーとを含む現像剤であって、
前記トナーの前記現像剤に対する濃度が8質量%のときの、比誘電率ε’が12以上22以下であり、tanδが0.01以上0.07以下である静電荷像現像用現像剤である。
【0012】
請求項2に係る発明は、前記キャリアが磁性芯材と該磁性芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する樹脂被覆キャリアであり、
前記磁性芯材が、下記式(1)で表されるフェライトを含み、前記磁性芯材におけるSi、Sr又はTiの含有量は、Fe1モルに対して0.05モル以上0.4モル以下である請求項1に記載の静電荷像現像用現像剤である。
(MO)(Fe 式(1)
[式(1)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。]
【0013】
請求項3に係る発明は、前記磁性芯材の、体積平均粒径D50(μm)とBET比表面積A(m/g)とが、下記式(2)を満たす請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤である。
0.003≦A/D50≦0.011 式(2)
【0014】
請求項4に係る発明は、前記トナーが結晶性ポリエステル樹脂を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤である。
【0015】
請求項5に係る発明は、前記トナーが、
結着樹脂粒子を分散した結着樹脂粒子分散液及び着色剤を分散した着色剤分散液を少なくとも混合した混合分散液に凝集剤を添加して凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、
前記凝集粒子が形成された前記混合分散液に前記結着樹脂粒子分散液をさらに添加して、前記凝集粒子の表面に前記結着樹脂粒子を付着させて樹脂付着凝集粒子を形成する付着工程と、
加熱により前記樹脂付着凝集粒子を融合する融合工程と、
を経て製造されたトナー粒子を含む請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤である。
【0016】
請求項6に係る発明は、現像剤保持体を少なくとも備え、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤を収容するプロセスカートリッジである。
【0017】
請求項7に係る発明は、潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、前記静電荷像を請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置である。
【0018】
請求項8に係る発明は、潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、前記潜像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、前記静電荷像を請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法である。
【発明の効果】
【0019】
請求項1に係る発明によれば、高温高湿下で長期にわたり放置された後の、初期の出力画像におけるカブリの発生が抑制される静電荷像現像用現像剤が提供される。
【0020】
請求項2に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、カブリの発生がさらに抑制される。
【0021】
請求項3に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、カブリの発生がさらに抑制される。
【0022】
請求項4に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、カブリの発生がさらに抑制される。
【0023】
請求項5に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、カブリの発生がさらに抑制される。
【0024】
請求項6に係る発明によれば、高温高湿下で長期にわたり放置された後の、初期の出力画像におけるカブリの発生が抑制される静電荷像現像用現像剤を用いたプロセスカートリッジが提供される。
【0025】
請求項7に係る発明によれば、高温高湿下で長期にわたり放置された後の、初期の出力画像におけるカブリの発生が抑制される静電荷像現像用現像剤を用いた画像形成装置が提供される。
【0026】
請求項8に係る発明によれば、高温高湿下で長期にわたり放置された後の、初期の出力画像におけるカブリの発生が抑制される静電荷像現像用現像剤を用いた画像形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明に係る静電荷像現像用現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法の実施形態について詳細に説明する。
【0029】
<静電荷像現像用現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤(以下、本実施形態の現像剤と称することがある)は、キャリアとトナーとを含む現像剤であって、前記トナーの前記現像剤に対する濃度が8質量%のときの、比誘電率ε’が12以上22以下であり、tanδが0.01以上0.07以下である現像剤である。
【0030】
一般に、高温高湿環境下で長期に画像形成装置を使用せず放置した場合、現像剤の帯電量が著しく落ちてしまうことがある。現像剤の帯電量が落ちたまま画像出力作業にはいると、トナー帯電が低いためにカブリなどの不具合が生じることがある。そのため、印刷前に現像器の空回しが行われ、十分に現像剤帯電を生じさせた後に印刷を行う必要がある。
【0031】
また、カラーの画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色で構成されることが多い。さらに、印刷ではブラック単独印刷を長期にわたり行われることも多い。このとき、イエロー現像器、マゼンタ現像器及びシアン現像器が休止していると、高温高湿環境下でイエロートナー、マゼンタトナー及びシアントナー(以下、これらをまとめてカラートナーと称することがある)の帯電量が低下してしまい、この状態でカラー画像を形成しようとすると、カブリが生じてしまうことがある。そのため、ブラック単独印刷を長期にわたり実施した後にカラー画像印刷をする場合、印刷前にイエロー現像器、マゼンタ現像器及びシアン現像器の空回しを行い、帯電量を上げてから印刷する必要がある。
逆に、ブラック単独印刷において、イエロー現像器、マゼンタ現像器及びシアン現像器がつれ回る場合、カラートナーの帯電の低下はおこらないが、逆に経時で帯電量が上昇してしまうことがある。この場合、カラートナーの帯電量が高いため、こられの印刷のため高い帯電量に合わせた画像出力パラメーター(現像電圧、転写電圧等)に設定される。その後、画像形成装置が高温高湿環境下で放置されると、放置前のカラートナーの帯電量が高い分、放置後のカラートナーの帯電量の減量分は大きくなる。この場合、現像器を空回しせずに画像出力を行うと、画像形成装置が高帯電トナー向け画像出力パラメーターに設定されていることも重なり、カラートナーのカブリがひどくなることがある。
【0032】
このような状況に鑑み、本実施形態ではキャリアとトナーとを含む所謂二成分現像剤において、トナーの濃度が8質量%のときの、比誘電率ε’を12以上22以下とし、tanδを0.01以上0.07以下とした。現像剤の比誘電率及びtanδを特定の範囲とした場合の作用・機能について以下に推察する。
【0033】
本実施形態の現像剤を用いると、高温高湿下で、現像器の空回しが行われた状態で(即ちトナーの帯電量が高い状態で)放置されても、良好な出力画像が得られる。これは、次のように考える。
現像剤の比誘電率が本実施形態の範囲であると、帯電量が適性であり、外部環境の変化に対し、帯電の動きが小さくなる。また、現像剤構成材料の分極が好適となり、高温高湿下においても高い帯電が得られる。比誘電率が12未満であると、現像剤の帯電が少なくなるため、カブリが生じやすい。比誘電率が22を超える場合、から回しによる帯電上昇が強くなるため、放置後のカブリが発生しやすい。
またtanδが本実施形態の範囲であることで、電荷が逃げにくいため帯電速度が速くなる。よって早期に高い帯電が得られる。tanδが0.01未満であると、電荷のヌケが早くなるためカブリが生じやすい。tanδが0.07を超えると、電荷がたまり易く、また帯電の回復が遅いため、放置後のカブリが生じやすい。
比誘電率とtanδをこの範囲に組み合わせることで、帯電量と帯電減衰を好適にすることが出来、長期放置後の初期の出力画像(特に1枚目の印刷)におけるカブリの発生が抑制されるものと推察される。
【0034】
本実施形態において、現像剤の誘電特性は、次のようにして測定される。
測定対象となる現像剤を、厚さ5mmになるように圧縮成型する。圧縮成型の条件は、例えば、2.5MPa/cmの圧力で1分間圧縮する。次に、WayneKerr社製LCRメーターにて、6KHz、5V(RSM)の条件で比誘電率、tanδ(比誘電損率/比誘電率)を測定する。測定環境は、23℃55%RHとされる。
本実施形態において、現像剤の比誘電率は16以上20以下が望ましい。現像剤のtanδは0.04以上0.06以下が望ましい。
【0035】
本実施形態において、高温高湿環境とは、30℃、88%RH程度の環境をいう。
【0036】
以下に、本実施形態の現像剤を構成するトナー及びキャリアについて詳細に説明する。本実施形態の現像剤はトナーとキャリアとを含む二成分現像剤として構成される。
【0037】
−トナー−
本実施形態に用いられるトナーは、着色剤、結着樹脂及び離型剤等を含むトナー粒子と、外添剤と、を含有する。
【0038】
本実施形態に用いられるトナー粒子は結着樹脂を含むが、該結着樹脂の種類は特に限定されるものではなく、公知の結晶性樹脂や非晶性樹脂を用いてもよい。結晶性樹脂と非晶性樹脂とを併用してもよい。
【0039】
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられるが、加熱による粘度の急激な変化がより現れる点、さらに機械的強度と低温定着性との両立の観点から、結晶性ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
また、結晶性ポリエステル樹脂は、線形炭化水素部で結晶を形成するため、その部分の分極性が安定しやすく、トナーの帯電量が高温高湿下で低下しにくい。さらに、結晶性ポリエステルの結晶成分である直鎖炭化水素部の分極が外部に対し安定であるため、現像剤としての帯電が外部環境の影響を受けにくくなる。これは、現像剤全体の誘電特性が変化しにくくなるためである。これらの観点からも、結晶性ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
なお、本実施形態において低温定着とは、トナーを130℃程度以下で加熱して定着させることをいう。
【0040】
ここで、前記結晶性樹脂における『結晶性』とは、示差走査熱量測定(DSC)において、JIS K 7121−1987に示されるような階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10(℃)以内であることを意味する。一方、半値幅が10℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非晶性樹脂(無定形高分子)を意味する。
【0041】
また、結晶性樹脂を構成する重合性単量体成分としては、結晶構造を容易に形成するため、芳香族成分を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族成分を有する重合性単量体が望ましい。さらに結晶性を損なわないために、構成される重合性単量体由来成分は、重合体中で単一種で各々30mol%以上であることが望ましい。特にポリエステル樹脂などにおいて2種以上の重合性単量体類が必須で構成される際には、各必須構成重合性単量体種において同上の構成であることが望ましい。
【0042】
以下、結晶性樹脂を代表して結晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本実施形態で用いる結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は保管性と低温定着性から、50℃以上100℃以下の範囲にあることが望ましく、55℃以上90℃以下の範囲にあることがより望ましく、60℃以上85℃以下の範囲にあることがさらに望ましい。融解温度が50℃を下回ると、保管トナーにブロックキングが生じるなどのトナー保管性や、定着後の定着画像の保管性が困難となることがある。また、融解温度が100℃を超える場合では十分な低温定着性が得られないことがある。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
【0043】
本実施形態において「結晶性ポリエステル樹脂」は、その構成成分が100%ポリエステル構造であるポリマー以外にも、ポリエステルを構成する成分と他の成分とを共に重合してなるポリマー(共重合体)も意味する。但し、後者の場合には、ポリマー(共重合体)を構成するポリエステル以外の他の構成成分が50質量%以下である。
【0044】
本実施形態に係るトナー粒子に用いられる結晶性ポリエステル樹脂は、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本実施形態においては、前記結晶性ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
【0045】
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない。
【0046】
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等の特定の芳香族カルボン酸、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。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。
【0047】
また、酸成分としては、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていてもよい。
さらに、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有してもよい。
【0048】
多価アルコール成分としては、脂肪族ジオールが望ましく、主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオールがより望ましい。脂肪族ジオールが分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下してしまう場合がある。また、主鎖部分の炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある。一方、主鎖部分の炭素数が20を超えると実用上の材料の入手が困難となり易い。主鎖部分の炭素数としては14以下であることがより望ましい。
【0049】
本実施形態に係るトナー粒子に用いられる結晶性ポリエステルの合成に好適に用いられる脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが望ましい。
【0050】
3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。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。
【0051】
多価アルコール成分のうち、前記脂肪族ジオールの含有量が80モル%以上であることが望ましく、より望ましくは90モル%以上である。脂肪族ジオールの含有量が80モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下する為、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が悪化してしまう場合がある。
【0052】
なお、必要に応じて酸価や水酸基価の調製等の目的で、多価カルボン酸や多価アルコールを合成の最終段階で添加してもよい。多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類;1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等の一分子中に少なくとも3つのカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸等が挙げられる。
【0053】
多価アルコールの例としては、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、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリンなどの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類等が挙げられる。
【0054】
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度を180℃以上230℃以下として行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。
重合性単量体が、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助溶剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い重合性単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い重合性単量体とその重合性単量体と重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
【0055】
前記ポリエステル樹脂の製造の際に使用してもよい触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及びアミン化合物等が挙げられる。
【0056】
具体的には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
【0057】
本実施形態に用いる結晶性ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するのに必要なKOHのmg数)は、3.0mgKOH/g以上30.0mgKOH/g以下の範囲であることが望ましく、6.0mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下の範囲にあることがより望ましく、8.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下の範囲にあることがさらに望ましい。なお、本実施形態において、酸価の測定は、JIS K−0070−1992に準ずる。
【0058】
酸価が3.0mgKOH/gよりも低いと水中への分散性が低下するため、湿式製法での乳化粒子の作製が非常に困難となる場合がある。また凝集の際における乳化粒子としての安定性が著しく低下するため、効率的なトナーの作製が困難になる場合がある。一方、酸価が30.0mgKOH/gを超えると、トナーとしての吸湿性が増してしまい、トナーとしての環境影響を受けやすくなることがある。
【0059】
また、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下であることが望ましい。分子量(Mw)が、6,000未満であると、定着の際にトナーが紙等の記録媒体の表面へしみ込んで定着ムラを生じたり、定着画像の折り曲げ耐性に対する強度が低下する場合がある。また、重量平均分子量(Mw)が35,000を超えると、溶融時の粘度が高くなりすぎて定着に適当な粘度まで至るための温度が高くなることがあり、結果として低温定着性が損なわれる場合がある。
【0060】
上記重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行った。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出したものである。
【0061】
トナー粒子中の結晶性樹脂の含有量は、3質量%以上40質量%以下の範囲であることが望ましく、より望ましく4質量%以上35質量%以下の範囲であり、さらに望ましくは5質量%以上30質量%以下の範囲である。
【0062】
以上の結晶性ポリエステル樹脂を含む結晶性樹脂は、脂肪族重合性単量体を用いて合成された結晶性ポリエステル樹脂(以下、「結晶性脂肪族ポリエステル樹脂」という場合がある)を主成分(50質量%以上)とすることが望ましい。さらにこの場合、前記結晶性脂肪族ポリエステル樹脂を構成する脂肪族重合性単量体の構成比は、60mol%以上であることが望ましく、90mol%以上であることがより望ましい。なお、脂肪族重合性単量体としては、前述の脂肪族のジオール類やジカルボン酸類が好適に用いられる。
【0063】
本実施形態における非晶性樹脂としては、スチレン/アクリル系樹脂、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、ポリオレフィン樹脂、等公知の樹脂材料を用いてもよいが、非晶性ポリエステル樹脂が特に望ましい。
【0064】
非晶性ポリエステル樹脂を用いることで、前記結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が向上するため、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度における低粘度化に伴い、非晶性ポリエステル樹脂も低粘度化し、トナーとしてのシャープメルト性(鋭敏な溶融特性)が得られるために、低温定着性に有利である。また結晶性ポリエステル樹脂との濡れ性が良好なことから、結晶性ポリエステル樹脂のトナー内部への分散性が向上し、結晶性ポリエステル樹脂のトナー表面への露出を抑制するため、帯電性への悪影響が抑制される。またこの理由により、トナーの強度や定着画像の強度向上の観点でも望ましい。
【0065】
以下、本実施形態における非晶性樹脂を代表して非晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本実施形態において望ましく用いられる非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類;が挙げられ、これらの多価カルボン酸を1種又は2種以上用いてもよい。これら多価カルボン酸の中でも、芳香族カルボン酸を用いることが望ましく、また、良好なる定着性を確保するためには架橋構造あるいは分岐構造をとることが望ましく、そのためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが望ましい。
【0066】
前記非晶性ポリエステル樹脂における多価アルコールの例としては、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、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、などの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールを1種又は2種以上用いてもよい。これら多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が望ましく、このうち芳香族ジオールがより望ましい。また、より良好なる定着性を確保するためには架橋構造あるいは分岐構造をとることが望ましく、そのためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
【0067】
本実施形態においては、非晶性ポリエステル樹脂の構成成分としてアルケニルコハク酸又はその無水物を含むことが望ましい。構成成分としてアルケニルコハク酸又はその無水物を含む非晶性ポリエステル樹脂を用いることにより、結晶性樹脂との相溶性が向上し、良好な低温定着性が得られる。アルケニルコハク酸としては、ドデセニルコハク酸やオクチルコハク酸等が用いられる。
【0068】
前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は50℃以上80℃以下の範囲であることが望ましい。Tgが50℃より低いと、トナーの保存性や定着画像の保存性の観点で問題が生じてしまう場合がある。また80℃より高いと、従来に比べ低温で定着することができなくなる場合がある。
非晶性ポリエステル樹脂のTgは50℃以上65℃以下であることがより望ましい。
なお、上記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
【0069】
トナー粒子中の非晶性樹脂の含有量は、40質量%以上95質量%以下の範囲であることが望ましく、より望ましく50質量%以上90質量%以下の範囲であり、さらに望ましくは60質量%以上85質量%以下の範囲である。
【0070】
なお、上記非晶性ポリエステル樹脂の製造は、前記結晶性ポリエステル樹脂の場合に準じて行ってもよい。
以上、本実施形態における結晶性樹脂、非晶性樹脂について、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂により説明したが、前記のポリエステル樹脂の製造以外の内容は、本実施形態における他の結晶性樹脂、非晶性樹脂について適用されてもよい。
【0071】
また、非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、30,000以上300,000以下であることが望ましい。分子量(Mw)が、30,000以上300,000以下であれば、トナーの形状が制御され、形状の制御が容易になる。更に、高温オフセット耐性が得られる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、30,000以上200,000以下がさらに望ましく、35,000以上150,000以下が特に望ましい。
【0072】
本実施形態においては、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂を併用することが望ましい。
【0073】
上述した結着樹脂以外のその他の結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類等の単独重合体および共重合体が例示され、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いてもよい。さらに、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等が挙げられる。
【0074】
本実施形態に係るトナー粒子は着色剤を含んでもよい。本実施形態で用いられる着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。
望ましい着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料を使用してもよい。
【0075】
本実施形態に係るトナー粒子における前記着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下の範囲が望ましい。また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用したりすることも有効である。前記着色剤の種類を選択することにより、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得られる。
【0076】
本実施形態に用いられるトナー粒子は無機粒子を含んでもよい。
無機粒子は、種々の目的のために添加されるが、トナーにおける粘弾性調整のために添加されてもよい。この粘弾性調整により、画像光沢度や紙への染み込みが調整される。無機粒子としては、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機粒子を単独または2種以上を組み合わせて使用されてもよいが、発色性やOHP透過性等透明性を損なわないという観点から、屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が望ましい。また、シリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものを用いてもよい。
【0077】
本実施形態に用いられるトナー粒子には、上記成分以外にも、更に必要に応じて離型剤、内添剤、帯電制御剤、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
【0078】
離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融解温度は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。離型剤のトナー中の含有量は0.5質量%以上15質量%以下が望ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより望ましい。離型剤の含有量が0.5質量%より少ないと、特にオイルレス定着において剥離不良となるおそれがある。離型剤の含有量が15質量%より多いと、トナーの流動性が悪化する等、画質および画像形成の信頼性を低下させるおそれがある。
【0079】
帯電制御剤としては、公知のものを使用してもよいが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いてもよい。
【0080】
本実施形態に用いられるトナーは、外添剤を含有してもよい。
前記外添剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子及び/又はチタニア粒子が望ましく、特に疎水化処理されたシリカ粒子、チタニア粒子が望ましい。
【0081】
前記外添剤は、一般にトナーの流動性を向上させる目的で使用される。外添剤の中でも、メタチタン酸TiO(OH)を用いることにより、透明性に優れ、良好な帯電性、環境安定性、流動性、耐ケーキング性、安定した負帯電性、安定した画質維持性を示すトナーが得られる。また、メタチタン酸の疎水化処理化合物は、1010Ω・cm以上の電気抵抗を有することが、転写電界を上げても逆極性に帯電したトナーが発生することなしに高転写性が得られるため望ましい。流動性付与を目的とした外添剤の体積平均粒径は、1次粒径で1nm以上40nm以下の範囲であることが望ましく、5nm以上20nm以下の範囲であることがより望ましい。また転写性向上を目的とした外添剤の体積平均粒径は50nm以上500nm以下が望ましい。これらの外添剤粒子は、疎水化等の表面改質を行うことが帯電性、現像性を安定させる点で望ましい。
【0082】
前記表面改質の手段としては従来公知の方法が用いられる。具体的にはシラン、チタネート、アルミネート等の各カップリング処理が挙げられる。カップリング処理に用いるカップリング剤としては特に制限はないが、例えばメチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェエルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−ブロモプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、フルオロアルキルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤;チタネートカップリング剤;アルミネートカップリング剤;等が好適な例として挙げられる。
【0083】
更に、必要に応じて種々の添加剤を添加してもよく、これらの添加剤としては、他の流動化剤やポリスチレン粒子、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリフッ化ビニリデン粒子等のクリーニング助剤やジンクステアリルアミド、チタン酸ストロンチウム等の感光体付着物除去を目的とした研磨剤等があげられる。
【0084】
前記外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下の範囲が望ましく、0.3質量部以上2質量部以下の範囲がより望ましい。添加量が0.1質量部より少ないと、トナーの流動性が悪化する場合があり、更に帯電性が悪化する、電荷交換性が悪化するなどの不具合があり、宜しくないことがある。一方、該添加量が5質量部より多いと、過剰被覆状態となり、過剰無機酸化物が接触部材に移行し、二次障害を引き起こす場合がある。
【0085】
本実施形態に用いられるトナーの製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕製法等の乾式法や、乳化凝集法や懸濁重合法等の湿式法等によって作製される。これらの方法の中でも、コアシェル構造のトナーを作成容易な乳化凝集法が望ましい。以下、乳化凝集法によるトナーの製造方法について詳しく説明する。
【0086】
本実施形態における乳化凝集法は、結着樹脂粒子を分散した結着樹脂粒子分散液及び着色剤を分散した着色剤分散液を少なくとも混合した混合分散液に凝集剤を添加して凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、前記凝集粒子が形成された前記混合分散液に前記結着樹脂粒子分散液をさらに添加して、前記凝集粒子の表面に前記結着樹脂粒子を付着させて樹脂付着凝集粒子を形成する付着工程と、加熱により前記樹脂付着凝集粒子を融合する融合工程とを有してもよい。
上記工程を経て製造されたトナー粒子はその表面が結着樹脂で構成されるシェル層で覆われるため、トナー粒子中に含まれる着色剤や必要に応じて用いられる離型剤等がトナー粒子表面に露出しにくい。そのため、乳化凝集を経て製造されたトナー粒子を含むトナーは電荷が低下しにくいため、かぶりの抑制には好ましい。
【0087】
(乳化工程)
例えば結着樹脂粒子分散液の作製は、水系媒体と結着樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与えることにより行ってもよい。その際、加熱して結着樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成してもよい。また分散した結着樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。さらに、結着樹脂が油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば、該樹脂をそれらの溶剤に解かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、結着樹脂粒子分散液が作製される。
【0088】
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類;などが挙げられるが、水のみであることが望ましい。
また、乳化工程に使用される分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
【0089】
結着樹脂粒子分散液の作製に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。樹脂粒子の大きさとしては、その平均粒径(体積平均粒径)は1.0μm以下が望ましく、60nm以上300nm以下の範囲であることがより望ましく、さらに望ましくは150nm以上250nm以下の範囲である。60nm未満では、樹脂粒子が分散液中で安定な粒子となるため、該樹脂粒子の凝集が困難となる場合がある。また1.0μmを超えると、樹脂粒子の凝集性が向上しトナー粒子を作成することが容易となるが、トナーの粒径分布が広がってしまう場合がある。
【0090】
離型剤分散液の調製に際しては、離型剤を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散した後、離型剤の融解温度以上の温度に加熱すると共に、強いせん断力が付与されるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて分散処理する。このような処理を経ることにより、離型剤分散液が得られる。分散処理の際、ポリ塩化アルミニウム等の無機化合物を分散液に添加してもよい。望ましい無機化合物としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、高塩基性ポリ塩化アルミニウム(BAC)、ポリ水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が望ましい。上記離型剤分散液は乳化凝集法に用いられるが、トナーを懸濁重合法により製造する際にも上記離型剤分散液を用いてもよい。
【0091】
分散処理により、体積平均粒径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液が得られる。なお、より望ましい離型剤粒子の体積平均粒径は、100nm以上500nm以下である。
体積平均粒径が100nm未満では、使用される結着樹脂の特性にも影響されるが、一般的に離型剤成分がトナー中に取り込まれにくくなる。また、500nmを超える場合には、トナー中の離型剤の分散状態が不充分となる場合がある。
【0092】
着色剤分散液の調製は、公知の分散方法が利用でき、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、アルティマイザーなどの一般的な分散手段を採用することができ、なんら制限されるものではない。着色剤は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散される。分散させた着色剤粒子の体積平均粒径は1μm以下であればよいが、80nm以上500nm以下の範囲であれば、凝集性を損なうことなく且つトナー中の着色剤の分散が良好で望ましい。
【0093】
(凝集粒子形成工程)
凝集粒子形成工程においては、結着樹脂粒子分散液、着色剤分散液、離型剤分散液等を混合して混合分散液とし、凝集剤を添加して凝集させ、凝集粒子を形成する。この場合、混合分散液を結着樹脂粒子のガラス転移温度以下の温度で加熱してもよい。凝集粒子の形成は、攪拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる場合が多い。pHとしては、2以上7以下の範囲が望ましい。
なお、凝集粒子形成工程において、離型剤分散液は、結着樹脂粒子分散液等の各種分散液とともに一度に添加・混合してもよいし、複数回に分割して添加しても良い。
【0094】
凝集剤としては、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に望ましい。
【0095】
前記無機金属塩としては、特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。より狭い粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
本実施形態においては、アルミニウムを含む4価の無機金属塩の重合体を用いることが、狭い粒度分布を得るためには望ましい。
【0096】
(付着工程)
付着工程では、上記した凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、結着樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する(凝集粒子表面に被覆層を設けた凝集粒子を「樹脂付着凝集粒子」と称することがある)。ここで、この被覆層は、後述する融合工程を経て形成されるシェル層に相当するものである。
【0097】
被覆層の形成は、凝集粒子形成工程において凝集粒子を形成した混合分散液に、結着樹脂粒子分散液をさらに添加することにより行ってもよい。付着工程では、必要に応じて凝集剤等の他の成分を追添加してもよい。
【0098】
付着工程における結着樹脂粒子分散液の添加混合方法としては、特に制限はなく、例えば、徐々に連続的に行ってもよいし、複数回に分割して段階的に行ってもよい。このようにして、結着樹脂粒子分散液を添加混合することにより、微小な粒子の発生が抑制され、得られるトナー粒子の粒度分布がシャープになる。
【0099】
本実施形態において、この付着工程が行われる回数としては、1回であってもよいし、複数回であってもよい。樹脂を変更することによって複数層のシェルを作製させてもよい。
【0100】
前記凝集粒子に結着樹脂粒子を付着させる条件は、以下の通りである。即ち、付着工程における加熱温度としては、凝集粒子中に含まれる結着樹脂のガラス転移温度からシェル層用結着樹脂のガラス転移温度の温度域であってもよい。
【0101】
付着工程における加熱時間としては、加熱温度に依存するので一概に規定することはできないが、通常5分以上2時間以下である。
なお、付着工程においては、凝集粒子が形成された混合分散液に結着樹脂粒子分散液を追添加した後は、静置されていてもよいし、ミキサー等により穏やかに攪拌されていてもよい。後者の場合の方が、均一な樹脂付着凝集粒子が形成され易い点で有利である。
【0102】
なお、付着工程においては、結着樹脂粒子分散液の使用量は、これに含まれる結着樹脂粒子の粒径に依存するが、最終的に形成されるシェル層の厚みが20nm以上500nm以下程度になる様に選択されることが望ましい。
【0103】
(融合工程)
融合工程においては、前記凝集粒子形成工程に準じた攪拌条件下で、樹脂付着凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記結着樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱を行うことにより樹脂付着凝集粒子を融合させる。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、0.5時間以上10時間以下程度行えばよい。
【0104】
融合後に冷却し、融合粒子を得る。また冷却の工程で、樹脂のガラス転移温度近傍(ガラス転移温度±10℃の範囲)で冷却速度を落とす、いわゆる徐冷をすることで結晶化を促進してもよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子とされる。
【0105】
トナー粒子への外添剤の外添方法としては、トナー粒子に外添剤を添加し、例えば、V型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって混合する方法が挙げられる。
【0106】
(トナーの特性)
本実施形態に用いられるトナーは、形状係数SF1が115以上140以下の範囲の球状であることが望ましい。
トナーの形状は、球状トナーが現像性、転写性の点では有利であるが、クリーニング性の面では不定形に比べ劣ることがある。トナーが上記範囲の形状であることにより、転写効率、画像の緻密性が向上し、高画質な画像形成が行われ、また、感光体表面のクリーニング性が高まる。
上記形状係数SF1は、120以上138以下の範囲であることがより望ましい。
【0107】
ここで上記形状係数SF1は、下記式(3)により求められる。
SF1=(ML/B)×(π/4)×100 ・・・ 式(3)
上記式(3)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Bはトナー粒子の投影面積を各々示す。
【0108】
SF1は、主に顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(3)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
【0109】
また、本実施形態に用いられるトナーの体積平均粒径は3μm以上9μm以下であることが望ましく、より望ましくは3.5μm以上8.5μm以下であり、さらに望ましくは4μm以上8μm以下である。体積平均粒径が3μm以上あれば、トナーの流動性低下を抑えられるので、各粒子の帯電性を維持しやすい。また、帯電分布が広がらず、背景へのかぶりを防止し現像器からトナーがこぼれにくくなる。さらに、トナーの体積平均粒径が3μm以上あれば、クリーニング性が良くなる。体積平均粒径が9μm以下であれば、解像度の低下を抑えられるため、十分な画質が得られ、近年の高画質化要求が満たされる。
【0110】
なお、上記体積平均粒径D50は、例えば、コールターマルチサイザーII(コールター社製)等の測定器で測定される。
【0111】
−キャリア−
本実施形態の現像剤は、キャリアを含有する。本実施形態の現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂被覆キャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
【0112】
本実施形態に用いられるキャリアは、磁性芯材とこの磁性芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する樹脂被覆キャリアであってもよい。
【0113】
本実施形態で用いられる磁性芯材としては、特に制限はなく、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、又は、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、磁性粒子とバインダー樹脂とを含む磁性粒子分散型芯材等が挙げられる。
本実施形態においては、磁性芯材が下記式(1)で表されるフェライトを含むことが望ましい。磁性芯材が式(1)で表されるフェライトを含むことで、本実施形態の現像剤の比誘電率及びtanδを望ましい範囲に調整しやすい。
【0114】
(MO)(Fe 式(1)
式(1)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。
【0115】
式(1)のMとしては、Mnを主体とするが、Li、Ca、Sr、Sn、Cu、Zn、Ba、Mg、及びTiからなる群より選択される少なくとも一種を組み合わせてもよい。しかし、環境面から、Li、Ca、Sr、Mg、Tiを選択することが望ましい。
【0116】
磁性芯材を製造するに際し、Feの量と、添加剤としてのTi、Si、Sr量とを制御することで、目的の誘電特性を得ることが容易になる。これは、フェライトの焼結の程度が調整されるためである。
また、フェライトの組成比Fe:M=2:1に対し、Fe量を多くすることで、比誘電率が上昇する。式(1)においてYは2.1以上2.4以下が望ましく、2.2以上2.3以下がさらに望ましい。
【0117】
フェライトを製造する際に、添加剤としてSiOを加えることで、フェライトの焼結状態が操作され、比誘電率が制御される。さらに、体積平均粒径D50とBET比表面積Aとの比を、下記式(2)で示される望ましい範囲に調整しやすくなる。同様に、フェライトを製造する際に、添加剤としてTi、Srを加えることで、焼結状態が操作される。
【0118】
具体的には、フェライトのFe比率を上げて、マグネタイト成分を適度に入れることでtanδを調整する。同時に、BET比表面積と比誘電率の両立を図るために、Fe量が多い時はSiなどでフェライトの焼結の程度を低下させ、Fe量が少ない時はSrなどでフェライトの焼結促進を図ってもよい。
【0119】
添加剤としてSiOを加えることでフェライトの焼結が阻害される。SiOの添加量は、Siのモル比でFe1モルに対し、0.05モル以上0.4モルの範囲で入れることが望ましい。0.05モル未満であると、焼結阻害効果が小さく、0.4モルを超えると焼結阻害効果が大きすぎる。
一方、添加剤としてTi、Srを加えることでフェライトの焼結が促進される。Ti、Srの添加量は、Ti、Srのモル比でFe1モルに対し、0.05モル以上0.4モルの範囲で入れることが望ましい。0.05モル未満であると、焼結促進効果が小さく、0.4モルを超えると焼結促進効果が大きすぎる。
【0120】
本実施形態において、磁性芯材に含まれるフェライトの組成、及び、磁性芯材に含まれるFe1モルに対するSi、Sr又はTiの含有量は、下記方法により決定される。
蛍光X線により構成元素を特定することが出来る。また定量分析から検量線を用いて含有量を測定する。得られた含有量を原子量で割ることでモル数が得られ、その比からそれぞれのFeに対するモル比を得ることが出来る。
【0121】
本実施形態においては、磁性芯材の、体積平均粒径D50(μm)とBET比表面積A(m/g)とが、下記式(2)を満たすことが望ましい。
0.003≦A/D50≦0.011 式(2)
【0122】
磁性芯材が式(2)の範囲を満たすと、適度に磁性芯材が露出しやすくなるため、本実施形態の現像剤に与える磁性芯材の比誘電率の影響が大きくなる。フェライトは結晶であるためイオン分極による帯電速度が早く、より早期に帯電が安定する。
A/D50が0.003未満であると、磁性芯材の露出が少なくなり帯電量が上がるが、帯電速度が遅く、放置からの帯電回復が遅くなることがある。A/D50が0.011を超えると、磁性芯材の露出が多くなり帯電速度は速いが、帯電量が減ってしまうことがある。
【0123】
本実施形態において、磁性粒子のBET比表面積は、窒素置換法によって測定された値をいう。具体的には、SA3100比表面積測定装置(ベックマンコールター(株)製)を用いて、3点法にて測定した。磁性粒子サンプルとして5gをセルに入れ、60℃120分の脱気処理を行い、窒素とヘリウムの混合ガス(30:70)を用いて測定する。
【0124】
また、磁性粒子の体積平均粒径は以下のようにして測定される。
磁性粒子のSEM写真より粒子100個について粒径を測定し50番目の粒子径を体積平均粒径と定義する。
【0125】
磁性粒子の体積平均粒径とBET比表面積との比は、次のようにして調整される。
磁性粒子を構成する各材料を適量配合し、湿式ボールミルで粉砕混合し、スプレードライヤーなどで造粒、乾燥させる。次にロータリーキルンなどで仮焼成を行う。更に、湿式ボールミルで粉砕を行う。このとき、粉砕粒径を制御することで最終粒径とBET比表面積をコントロールする。この粉砕粒径を小さくすると、BETを大きくしやすい。また、粒径は小さくしやすい。続いて、このスラリーを同様にスプレードライヤーなどで造粒乾燥し、焼成前粒子を作成する。このときの粒径で最終粒径が決まる。次いで、焼成を行い、温度条件をコントロールすることにより最終BET比表面積を調整する。また、前記仮焼成を複数回繰り返し、BET比表面積と粒径のコントロールを行ってもよい。
これらの製造条件は、添加材料により異なる。よって、添加材料の組成と製造条件の組み合わせによって、目的のフェライト粒子が作成される。
【0126】
例えば、まず各酸化物を適量配合し、湿式ボールミル等で8時間以上35時間以下粉砕、混合し、スプレードライヤー等で造粒、乾燥させた後、ロータリーキルン等を用い800℃以上1000℃以下で8時間以上10時間以下仮焼成をする。仮焼成は、必要に応じて1回以上3回以下行う。その後、仮焼成品を水に分散させ湿式ボールミル等で体積平均粒径が0.3μm以上2.0μm以下になるまで粉砕を行う。このスラリーをスプレードライヤー等を用い造粒乾燥し、磁気特性と抵抗を調整する目的で、酸素濃度をコントロールしながら1000℃以上1300℃以下で6時間以上10時間以下本焼成した後、粉砕し、さらに所望の粒度分布に分級して磁性粒子を得てもよい。
【0127】
本実施形態において、樹脂被覆層を構成する樹脂としては、マトリックス樹脂として使用されるものであれば特に制限はなく、目的に応じて選択される。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン等のポリビニル系樹脂及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性品;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;シリコーン樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂、等のそれ自体公知の樹脂が挙げられる。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。
【0128】
磁性芯材を被覆する樹脂被覆層は、前記樹脂中に導電性粒子を含有していてもよい。ここで、導電性とは、体積抵抗率が10Ω・cm未満であることを意味する。
前記導電性粒子としては、具体的には、カーボンブラック、各種金属粉、酸化チタン、酸化すず、マグネタイト、フェライト等の金属酸化物が例示される。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、製造安定性、コスト、導電性等の良好な点で、カーボンブラック粒子が望ましい。前記カーボンブラックの種類としては、特に制限はないが、DBP吸油量が50ml/100g以上250ml/100g以下程度であるカーボンブラックが製造安定性に優れて望ましい。
【0129】
磁性芯材を被覆する樹脂被覆層を形成する方法としては、特に制限はないが、例えば、導電性粒子と、被覆樹脂としてのスチレンアクリル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂とを溶剤中に含む被膜形成用液を用いる方法等が挙げられる。
具体的には磁性芯材を、前記被膜形成用液に浸漬する浸漬法、被膜形成用液を磁性芯材の表面に噴霧するスプレー法、磁性芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で前記被膜形成用液を混合し、溶剤を除去するニーダー塗布法等が挙げられる。これらの中でも、本実施形態においては、被覆樹脂を溶解させた溶液を、ウルトラタラックスT50などの分散機を用いて撹拌、分散した被膜形成用液と磁性芯材とをニーダーコータ中で混合し、次いで溶剤を除去するニーダー塗布法が望ましい。
【0130】
前記被膜形成用液に用いる溶剤としては、マトリックス樹脂としての前記樹脂を溶解するものであれば、特に制限はなく、それ自体公知の溶剤の中から選択することができ、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類等が挙げられる。
【0131】
本実施形態に用いられるキャリアは、体積平均粒径が30μm以上90μm以下であってもよく、40μm以上80μm以下であってもよい。体積平均粒径が30μm未満であると、キャリアの感光体への付着が発生し易くなる場合があり、90μmを越えると画像品質が劣化する場合がある。
【0132】
本実施形態において、キャリアとトナーとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲が望ましく、3:100乃至20:100程度の範囲がより望ましい。
【0133】
<画像形成装置及び画像形成方法>
次に、本実施形態の現像剤を用いた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、潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、前記静電荷像を本実施形態の現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える。本実施形態に係る画像形成装置は、必要に応じて他の手段、例えば、前記潜像保持体をクリーニング部材で摺擦して転写残留成分を除去し、清掃するクリーニング手段等を備えていてもよい。
【0134】
本実施形態に係る画像形成装置を用いることで、潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、前記潜像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、前記静電荷像を本実施形態の現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、を有する、本実施形態に係る画像形成方法が実施される。
【0135】
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
【0136】
なお、この画像形成装置において、例えば前記現像装置を含む部分が、画像形成装置本体に対して脱着自在なカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよく、該プロセスカートリッジとしては、現像剤保持体を少なくとも備え、本実施形態の現像剤を収容する本実施形態に係るプロセスカートリッジが好適に用いられる。
【0137】
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である4連タンデム方式のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。現像剤としては、二成分現像剤が用いられる。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定めた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着可能なプロセスカートリッジであってもよい。
【0138】
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ローラ22および中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻回されて設けられ、第1ユニット10Yから第4ユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。尚、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に付勢されており、両者に巻回された中間転写ベルト20に予め定めた張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の潜像保持体側面には、駆動ローラ22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、現像剤カートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含む静電荷像現像用現像剤が供給される。
【0139】
上述した第1乃至第4ユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1ユニット10Yについて代表して説明する。尚、第1ユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
【0140】
第1ユニット10Yは、感光体として機能する潜像保持体1Yを有している。潜像保持体1Yの周囲には、潜像保持体1Yの表面を予め定めた電位に帯電させる帯電ローラ2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、および1次転写後に潜像保持体1Yの表面に残存するトナーを除去する潜像保持体クリーニング装置(クリーニング手段)6Yが順に配設されている。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、潜像保持体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
【0141】
図1に示す画像形成装置は、現像剤カートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応した現像剤カートリッジ8Y、8M、8C、8Kと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、過剰になった(劣化したキャリアを多く含む)劣化現像剤を排出する、図示しない現像剤排出管が接続されている。このような構成により、所謂トリクル現像方式(現像装置内に補給用現像剤(トリクル現像剤)を徐々に供給する一方で、過剰になった(劣化したキャリアを多く含む)劣化現像剤を排出しながら現像を行う現像方式)が採用される。
静電荷像現像用現像剤を収容した現像剤カートリッジ8Y、8M、8C、8Kを採用し、現像剤カートリッジ内に収納されている現像剤が少なくなった場合には、この現像剤カートリッジが交換される。
【0142】
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。まず、動作に先立って、帯電ローラ2Yによって潜像保持体1Yの表面が−600V乃至−800V程度の電位に帯電される。
潜像保持体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した潜像保持体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、潜像保持体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電荷像が潜像保持体1Yの表面に形成される。
【0143】
静電荷像とは、帯電によって潜像保持体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、潜像保持体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
このようにして潜像保持体1Y上に形成された静電荷像は、潜像保持体1Yの走行に従って予め定めた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、潜像保持体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(トナー像)化される。
【0144】
現像装置4Y内には、イエロートナーが収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、潜像保持体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体)上に保持されている。そして潜像保持体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、潜像保持体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、静電荷像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー像が形成された潜像保持体1Yは、引続き予め定めた速度で走行され、潜像保持体1Y上に現像されたトナー像が予め定めた1次転写位置へ搬送される。
【0145】
潜像保持体1Y上のイエロートナー像が1次転写へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに予め定めた1次転写バイアスが印加され、潜像保持体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、潜像保持体1Y上のトナー像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μA程度に制御されている。
一方、潜像保持体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
【0146】
また、第2ユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1ユニットに準じて制御されている。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
【0147】
第1乃至第4ユニットを通して4色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の潜像保持体面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体)Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に予め定めたタイミングで給紙され、予め定めた2次転写バイアスが支持ローラ24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録紙P上に転写される。尚、この際の2次転写バイアスは2次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
【0148】
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段)28へと送り込まれトナー像が加熱され、色重ねしたトナー像が溶融されて、記録紙P上へ定着される。カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、潜像保持体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
【0149】
<現像剤カートリッジ>
現像剤カートリッジとしては、本実施形態の現像剤を収容するとともに、潜像保持体上に形成された静電荷像を現像してトナー像を形成する現像手段に前記現像剤を供給し、画像形成装置に着脱される構成が挙げられる。現像剤カートリッジ内に収納されている現像剤が少なくなった場合には、この現像剤カートリッジが交換される。
【0150】
<プロセスカートリッジ>
図2は、本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例の実施形態を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、現像装置111とともに、感光体107、帯電ローラ108、感光体クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。なお、図2において符号300は記録紙(記録媒体)を示す。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。
【0151】
図2で示すプロセスカートリッジ200では、感光体107、帯電ローラ108、現像装置111、クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせてもよい。本実施形態に係るプロセスカートリッジでは、現像装置111のほかには、感光体107、帯電ローラ108、クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117から構成される群から選択される少なくとも1種を備えてもよい。
【実施例】
【0152】
以下、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。
【0153】
(磁性芯材1)
Fe 1460質量部、Mn(OH) 444質量部、Mg(OH) 96質量部、SiO 50質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて950℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで5時間粉砕し、平均粒径を5μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1200℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径35μmの磁性芯材1を調製した。得られた磁性芯材1のBET比表面積は0.17m/gであった。
【0154】
(磁性芯材2)
Fe 1442質量部、Mn(OH) 410質量部、Mg(OH) 146質量部、SiO 50質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて950℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで5時間粉砕し、平均粒径を5μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1190℃とし、6時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径35μmの磁性芯材2を調製した。得られた磁性芯材2のBET比表面積は0.19m/gであった。
【0155】
(磁性芯材3)
Fe 1442質量部、Mn(OH) 410質量部、Mg(OH) 146質量部、SiO 60質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて920℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで5時間粉砕し、平均粒径を5μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1190℃とし、6時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径35μmの磁性芯材3を調製した。得られた磁性芯材3のBET比表面積は0.21m/gであった。
【0156】
(磁性芯材4)
Fe 1460質量部、Mn(OH) 444質量部、Mg(OH) 96質量部、SiO 60質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで8時間粉砕し、平均粒径を1.5μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて950℃、5時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで10時間粉砕し、平均粒径を3.8μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1200℃とし、4.5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径25μmの磁性芯材4を調製した。得られた磁性芯材4のBET比表面積は0.28m/gであった。
【0157】
(磁性芯材5)
Fe 1460質量部、Mn(OH) 444質量部、Mg(OH) 96質量部、SiO 50質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて960℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を6μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1220℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径40μmの磁性芯材5を調製した。得られた磁性芯材5のBET比表面積は0.13m/gであった。
【0158】
(磁性芯材6)
Fe 1460質量部、Mn(OH) 444質量部、Mg(OH) 96質量部、SiO 60質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで8時間粉砕し、平均粒径を1.5μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて950℃、5時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで10時間粉砕し、平均粒径を3.8μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1210℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径25μmの磁性芯材6を調製した。得られた磁性芯材6のBET比表面積は0.30m/gであった。
【0159】
(磁性芯材7)
Fe 1460質量部、Mn(OH) 444質量部、Mg(OH) 96質量部、SiO 60質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて960℃、6時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を6μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1220℃とし、6時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径41μmの磁性芯材7を調製した。得られた磁性芯材7のBET比表面積は0.10m/gであった。
【0160】
(磁性芯材8)
Fe 1930質量部、Mn(OH) 60質量部、Mg(OH) 10質量部、SrCO 124質量部、TiO 70質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで2時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1200℃とし、6時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径35μmの磁性芯材8を調製した。得られた磁性芯材8のBET比表面積は0.10m/gであった。
【0161】
(磁性芯材9)
フェノール40質量部、ホルマリン60質量部、マグネタイト(体積平均粒径0.2μm)400質量部、ストロンチウムフェライト(体積平均粒径0.3μm、)40質量部、イオン交換水 60質量部、アンモニア水 12質量部を加え、混合撹拌しながら85℃まで徐々に昇温させ、4時間かけて反応、硬化させた。その後、冷却、ろ過、イオン交換水による洗浄を行った。次いで180℃まで徐々に昇温し、乾燥させ、体積平均粒径35.0μmの磁性芯材9を得た。得られた磁性芯材9のBET比表面積は0.08m/gであった。
【0162】
(磁性芯材10)
Fe 1318質量部、Mn(OH) 586質量部、Mg(OH) 96質量部、SiO 60質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで6時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて960℃、5時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで10時間粉砕し、平均粒径を3.8μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1210℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径35μmの磁性芯材10を調製した。得られた磁性芯材10のBET比表面積は0.18m/gであった。
【0163】
(磁性芯材11)
Fe 1678質量部、Mn(OH) 224質量部、Mg(OH) 98質量部、SiO 40質量部 を混合し、湿式ボールミルで10時間混合/粉砕した。次に、スプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて900℃、6時間の仮焼成1を行った。こうして得られた仮焼成物1を、湿式ボールミルで6時間粉砕し、平均粒径を2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後ロータリーキルンを用いて940℃、5時間の仮焼成2を行った。こうして得られた仮焼成物2を、湿式ボールミルで10時間粉砕し、平均粒径を3.8μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥した後、電気炉で温度1990℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て体積平均粒径35μmの磁性芯材11を調製した。得られた磁性芯材11のBET比表面積は0.16m/gであった。
【0164】
(磁性芯材12)
磁性芯材8の調製において、温度1100℃、4.5時間の焼成条件に変更した以外は磁性芯材8と同様に磁性芯材12を作製した。磁性芯材12の体積平均粒径は35μm、BET比表面積は0.19m/gであった。
【0165】
表1乃至表3に、磁性芯材1乃至磁性芯材12における体積平均粒径D50(μm)とBET比表面積A(m/g)との比(A/D50)、磁性芯材に含まれるフェライトの詳細等について記載する。
【0166】
【表1】

【0167】
【表2】

【0168】
【表3】

【0169】
(被膜形成用液1)
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体(85:15)重量平均分子量4万 : 36質量部
・カーボンブラック VXC72(キャボット) : 4質量部
・トルエン : 250質量部
・イソプロピルアルコール : 50質量部
上記成分とガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量(質量基準))とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌し固形分11%の被膜形成用液1を調製した。
【0170】
(被膜形成用液2)
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体(85:15)重量平均分子量4万 : 36質量部
・カーボンブラック VXC72(キャボット) : 3質量部
・チタン酸ストロンチウム : 5質量部
・トルエン : 240質量部
・イソプロピルアルコール : 50質量部
上記成分とガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量(質量基準))とを関西ペイント社製サンドミルに投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌し固形分10%の被膜形成用液2を調製した。
【0171】
(キャリア1)
真空脱気型5Lニーダーに磁性芯材1を2000g入れ、更に被膜形成用液1を380gを入れ、攪拌しながら、60℃にて−200mmHgまで減圧し20分混合した後、昇温/減圧させ90℃/−720mHgで30分間攪拌乾燥させ、コート粒子を得た。次に75μmメッシュの篩分網で篩分を行い、キャリア1を得た。
【0172】
(キャリア2)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材2に替える以外は同様にしてキャリア2を得た。
(キャリア3)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材3に替える以外は同様にしてキャリア3を得た。
(キャリア4)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材4に替える以外は同様にしてキャリア4を得た。
(キャリア5)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材5に替える以外は同様にしてキャリア5を得た。
(キャリア6)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材6に替える以外は同様にしてキャリア6を得た。
(キャリア7)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材7に替える以外は同様にしてキャリア7を得た。
(キャリア8)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材8に、被膜形成用液1を被膜形成用液2に替える以外は同様にしてキャリア8を得た。
(キャリア9)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材9に替える以外は同様にしてキャリア9を得た。
(キャリア10)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材10に替える以外は同様にしてキャリア10を得た。
(キャリア11)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材11に替える以外は同様にしてキャリア11を得た。
(キャリア12)
キャリア1において、磁性芯材1を磁性芯材12に替える以外は同様にしてキャリア12を得た。
【0173】
<トナー1の作成>
(着色剤分散液1)
・シアン顔料:銅フタロシアニンB15:3(大日精化) : 50質量部
・アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬) : 5質量部
・イオン交換水 : 200質量部
上記成分を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤分散液1を得た。堀場製作所製粒度測定器LA−700にて体積平均粒径を測定したところ160nmであった。
【0174】
(離型剤分散液1)
・パラフィンワックス:HNP−9(日本精鑞) : 19質量部
・アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬) : 1質量部
・イオン交換水 : 80質量部
上記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後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤分散液1を得た。堀場製作所製粒度測定器LA−700にて体積平均粒径を測定したところ240nmであった。
【0175】
(結着樹脂粒子分散液1)
−油層−
・スチレン(和光純薬(株)製) : 30質量部
・アクリル酸n−ブチル(和光純薬(株)製) : 10質量部
・β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製) : 1.3質量部
・ドデカンチオール(和光純薬(株)製) : 0.4質量部
−水層1−
・イオン交換水 : 17質量部
・アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル製) : 0.4質量部
−水層2−
・イオン交換水 : 40質量部
・アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル製) : 0.05質量部
・ペルオキソ二硫酸アンモニウム(和光純薬(株)製) : 0.4質量部
【0176】
上記の油層成分と水層1の成分とをフラスコに入れて攪拌混合し単量体乳化液とした。反応容器に上記水層2の成分を投入し、容器内を窒素で置換し、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。反応容器内に上記の単量体乳化液を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。
得られた樹脂粒子は、堀場製作所製粒度測定器LA−700で樹脂粒子の体積平均粒径D50を測定したところ250nmであり、示差走査熱量計(DSC−50島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移温度を測定したところ53℃であり、分子量測定器(HLC−8020東ソー社製)を用い、THF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の結着樹脂粒子分散液1を得た。
【0177】
(トナー1)
・結着樹脂粒子分散液1 : 150質量部
・着色剤分散液1 : 30質量部
・離型剤分散液1 : 40質量部
・ポリ塩化アルミニウム : 0.4質量部
上記の成分をステンレス製フラスコ中でIKE 社製のウルトラタラックスを用い混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに結着樹脂粒子分散液1を緩やかに70質量部追加した。
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを6.0 に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、攪拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら97℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を1℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これをさらに40℃のイオン交換水3L を用いて再分散し、15分間300rpmで攪拌・洗浄した。この洗浄操作をさらに5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5A ろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子を得た。
トナー粒子の体積平均粒径D50 をコールターマルチサイザーIIで測定したところ6.2μmであり 、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。ルーゼックス社製のルーゼックス画像解析装置で形状観察を行ったところ、粒子の形状係数SF1 は135 でポテト形状であることが観察された。またトナー粒子のガラス転移温度は52℃であった。更に、このトナー粒子に、ヘキサメチルジシラザン(以下、「HMDS」と略す場合がある)で表面疎水化処理した一次粒子平均粒径40nmのシリカ(SiO )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、トナー1を作成した。
【0178】
なお、体積粒度分布の指標であるGSDvは、「GSDv=(D84v/D16v)1/2」の式によって求められる。ここで、D84vは粒径の体積分布における小径側からの累積84%となる粒径値であり、D16vは粒径の体積分布における小径側からの累積16%となる粒径値である。
D16v、D84vは、コールターマルチサイザーII(コールター社製)測定器で測定した。
【0179】
<トナー2の作成>
(結着樹脂粒子分散液2)
・エチレングリコール(和光純薬工業(株)製) : 37質量部
・ネオペンチルグリコール(和光純薬工業(株)製) : 65質量部
・1,9−ノナンジオール(和光純薬工業(株)製) : 32質量部
・テレフタル酸(和光純薬工業(株)製) : 96質量部
上記の成分をフラスコに仕込み、1時間をかけて温度200℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、ジブチル錫オキサイドを1.2質量部投入した。更に、生成する水を留去しながら同温度から6時間をかけて240℃まで温度を上げ、240℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、酸価が9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃であるポリエステル樹脂を得た。次いで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクに試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、平均粒径160nm、固形分 30%、ガラス転移温度62℃、重量平均分子量Mwが13,000の樹脂の分散液(結着樹脂粒子分散液2)を得た。
【0180】
(着色剤分散液2)
・シアン顔料(PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)製) : 20質量部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) : 2質量部
・イオン交換水 : 80質量部
上記の成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006、(株)スギノマシン製)により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の着色剤分散液を得た。
【0181】
(結着樹脂粒子分散液3)
・デカン二酸(東京化成(株)製) : 81質量部
・ヘキサンジオール(和光純薬(株)製) : 47質量部
上記の成分をフラスコに仕込み、1時間をかけて温度160℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.03質量部投入した。更に、生成する水を留去しながら同温度から6時間をかけて200℃まで温度を上げ、200℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、反応を終了させた。反応液を冷却後、固液分離を行い得られた固形物を40℃、真空状態の下乾燥を行い結着樹脂3を得た。
得られた結着樹脂3の融解温度は、パーキネルマー社製の示差熱走査熱量計DSC−7を用いて測定した結果、64℃であった。重量平均分子量は東ソー社製の分子量測定器HLC−8020を用い、テトラヒドロキシフラン(THF)を溶媒として、測定したところ、15000であった。
【0182】
・結着樹脂3 : 50質量部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) : 2質量部
・イオン交換水 : 200質量部
上記の成分を120℃に加熱して、IKE社製ウルトラタラックスT50で分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し体積平均粒径が180nmになったところで回収した。このようにして固形分20%の結着樹脂粒子分散液3を得た。
【0183】
(離型剤分散液2)
・パラフィンワックス(HNP−9 日本精鑞(株)製) : 50質量部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) : 2質量部
・イオン交換水 : 200質量部
上記の成分を120℃に加熱して、IKE社製ウルトラタラックスT50で分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径200nm、固形分20%の離型剤分散液2を得た。
【0184】
(トナー2)
・結着樹脂粒子分散液2 : 150質量部
・着色剤分散液2 : 25質量部
・離型剤分散液2 : 35質量部
・結着樹脂粒子分散液3 : 50質量部
・ポリ塩化アルミニウム : 0.4質量部
・イオン交換水 : 100質量部
上記の成分を丸型ステンレス製フラスコ中でIKE社製のウルトラタラックスT50を用い混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコ内を攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で60分保持した後、ここに結着樹脂粒子分散液2を緩やかに70質量部追加した。その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを8.0に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、攪拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら90℃まで加熱して30分間保持した。反応終了後、降温速度を5℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これをさらに30℃のイオン交換水3Lを用いて再分散し、15分間300rpmで攪拌・洗浄した。この洗浄操作をさらに6回繰り返し、濾液のpHが7.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を24時間継続してトナー粒子を得た。
このトナー粒子の体積平均粒径D50をコールターマルチサイザーIIで測定したところ5.7μmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。更に、このトナー粒子に、ヘキサメチルジシラザンで表面疎水化処理した一次粒子平均粒径40nmのシリカ(SiO)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、トナー2を作成した。
【0185】
(現像剤1)
トナー2を16g、キャリア1を184g混合攪拌し、現像剤1を得た。現像剤1の比誘電率は18、tanδは0.05であった。
(現像剤2)
トナー2を16g、キャリア2を184g混合攪拌し、現像剤2を得た。現像剤2の比誘電率は12、tanδは0.05であった。
(現像剤3)
トナー2を16g、キャリア3を184g混合攪拌し、現像剤3を得た。現像剤3の比誘電率は18、tanδは0.07であった。
(現像剤4)
トナー2を16g、キャリア4を184g混合攪拌し、現像剤4を得た。現像剤4の比誘電率は18、tanδは0.05であった。
(現像剤5)
トナー2を16g、キャリア5を184g混合攪拌し、現像剤5を得た。現像剤5の比誘電率は18、tanδは0.05であった。
(現像剤6)
トナー2を16g、キャリア6を184g混合攪拌し、現像剤6を得た。現像剤6の比誘電率は18、tanδは0.05であった。
(現像剤7)
トナー2を16g、キャリア7を184g混合攪拌し、現像剤7を得た。現像剤7の比誘電率は18、tanδは0.05であった。
(現像剤8)
トナー2を16g、キャリア8を184g混合攪拌し現像剤8を得た。現像剤8の比誘電率は24、tanδは0.05であった。
(現像剤9)
トナー2を16g、キャリア9を184g混合攪拌し、現像剤9を得た。現像剤9の比誘電率は10、tanδは0.05であった。
(現像剤10)
トナー2を16g、キャリア10を184g混合攪拌し、現像剤10を得た。現像剤10の比誘電率は16、tanδは0.1であった。
(現像剤11)
トナー2を16g、キャリア11を184g混合攪拌し、現像剤11を得た。現像剤11の比誘電率は19、tanδは0.008であった。
(現像剤12)
トナー1を16g、キャリア1を184g混合攪拌し、現像剤12を得た。現像剤12の比誘電率は18、tanδは0.06であった。
(現像剤13)
トナー2を16g、キャリア12を184g混合攪拌し、現像剤13を得た。現像剤13の比誘電率は20、tanδは0.05であった。
【0186】
[実施例1]
DocuCentre Color 400改造機(ブラック単独印刷時に、イエロー/マゼンタ/シアンの現像器が連れ回り、かつシアン現像器に新たなトナー補給が行われない)に、現像剤1をシアン現像器に仕込み、ブラック現像器にはDocuCentre Color 400オリジナルの現像剤を仕込んだ。その後、30℃、88%RHの環境下で12時間放置した。放置後、トナー載り量6g/mのブラック単独のA4画像を連続で1000枚印刷を行った(この間、シアン現像器はブラック現像器に連れ回っている。)。次いで、10cm×10cmのソリッドパッチのシアン単独印刷を5枚行った。その後、同じ環境下で1週間静置した。静置後、シアン現像器を単独で駆動させながら白紙を10枚連続出力した。
その結果、連続出力で1枚目から目視でカブリが無く良好であった。・・・◎
【0187】
[実施例2]
現像剤1に代えて現像剤2を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で2枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・◎
【0188】
[実施例3]
現像剤1に代えて現像剤3を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で3枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・◎
【0189】
[実施例4]
現像剤1に代えて現像剤4を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で5枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・○
【0190】
[実施例5]
現像剤1に代えて現像剤5を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で6枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・○
【0191】
[実施例6]
現像剤1に代えて現像剤6を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で8枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・△
【0192】
[実施例7]
現像剤1に代えて現像剤7を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で9枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・△
【0193】
[実施例8]
現像剤1に代えて現像剤12を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で3枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・◎
【0194】
[実施例9]
現像剤1に代えて現像剤13を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で7枚目に目視でカブリが認められなかった。・・・△
【0195】
[比較例1]
現像剤1に代えて現像剤8を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で10枚目印刷しても目視でカブリが認められ、カブリの程度が酷かった。・・・××
【0196】
[比較例2]
現像剤1に代えて現像剤9を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で10枚目に目視でカブリが認められた。・・・×
【0197】
[比較例3]
現像剤1に代えて現像剤10を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で10枚目に目視でカブリが認められた。・・・×
【0198】
[比較例4]
現像剤1に代えて現像剤11を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。その結果、連続出力で10枚目印刷しても目視でカブリが認められ、カブリの程度が酷かった。・・・××
【符号の説明】
【0199】
1Y、1M、1C、1K、107 感光体(潜像保持体)
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 潜像保持体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K 現像剤カートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
P、300 記録紙(記録媒体)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャリアとトナーとを含む現像剤であって、
前記トナーの前記現像剤に対する濃度が8質量%のときの、比誘電率ε’が12以上22以下であり、tanδが0.01以上0.07以下である静電荷像現像用現像剤。
【請求項2】
前記キャリアが磁性芯材と該磁性芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する樹脂被覆キャリアであり、
前記磁性芯材が、下記式(1)で表されるフェライトを含み、前記磁性芯材におけるSi、Sr又はTiの含有量は、Fe1モルに対して0.05モル以上0.4モル以下である請求項1に記載の静電荷像現像用現像剤。
(MO)(Fe 式(1)
[式(1)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。]
【請求項3】
前記磁性芯材の、体積平均粒径D50(μm)とBET比表面積A(m/g)とが、下記式(2)を満たす請求項2に記載の静電荷像現像用現像剤。
0.003≦A/D50≦0.011 式(2)
【請求項4】
前記トナーが結晶性ポリエステル樹脂を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤。
【請求項5】
前記トナーが、
結着樹脂粒子を分散した結着樹脂粒子分散液及び着色剤を分散した着色剤分散液を少なくとも混合した混合分散液に凝集剤を添加して凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、
前記凝集粒子が形成された前記混合分散液に前記結着樹脂粒子分散液をさらに添加して、前記凝集粒子の表面に前記結着樹脂粒子を付着させて樹脂付着凝集粒子を形成する付着工程と、
加熱により前記樹脂付着凝集粒子を融合する融合工程と、
を経て製造されたトナー粒子を含む請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤。
【請求項6】
現像剤保持体を少なくとも備え、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤を収容するプロセスカートリッジ。
【請求項7】
潜像保持体と、前記潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記潜像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、前記静電荷像を請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置。
【請求項8】
潜像保持体表面を帯電する帯電工程と、前記潜像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、前記静電荷像を請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−63718(P2012−63718A)
【公開日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−209908(P2010−209908)
【出願日】平成22年9月17日(2010.9.17)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】