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特許7404890静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
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  • 特許-静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/097 20060101AFI20231219BHJP
   G03G 9/113 20060101ALI20231219BHJP
【FI】
G03G9/097 372
G03G9/113 351
【請求項の数】 8
(21)【出願番号】P 2020011367
(22)【出願日】2020-01-28
(65)【公開番号】P2021117387
(43)【公開日】2021-08-10
【審査請求日】2022-12-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 拓郎
(72)【発明者】
【氏名】橋本 安章
(72)【発明者】
【氏名】野口 大介
(72)【発明者】
【氏名】犬飼 崇志
(72)【発明者】
【氏名】竹内 紗貴子
【審査官】福田 由紀
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-128406(JP,A)
【文献】特開平04-113366(JP,A)
【文献】特開平08-082948(JP,A)
【文献】特開2017-142387(JP,A)
【文献】特開2017-142393(JP,A)
【文献】特開2019-200322(JP,A)
【文献】特開2009-237274(JP,A)
【文献】特開2009-282217(JP,A)
【文献】特開2006-317489(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 9/08-9/113
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナー粒子と、
メラミンシアヌレート粒子と、
磁性粒子及び前記磁性粒子を被覆する樹脂層を有する樹脂被覆キャリアと、を含み、
前記メラミンシアヌレート粒子は、体積平均粒径が2μm以上10μm以下であり、
前記樹脂被覆キャリアの表面は、JIS B0601:1994で規定される粗さ曲線の最大高さRyが0.01μm以上0.20μm以下である、
静電荷像現像剤。
【請求項2】
前記樹脂被覆キャリアの表面は、JIS B0601:1994で規定される粗さ曲線の最大高さRyが0.01μm以上0.10μm以下である、請求項1に記載の静電荷像現像剤。
【請求項3】
前記メラミンシアヌレート粒子は、体積平均粒径が2μm以上8μm以下である、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像剤。
【請求項4】
前記メラミンシアヌレート粒子の含有量が、前記トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上0.50質量部以下である、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
【請求項5】
前記メラミンシアヌレート粒子の含有量が、前記トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上0.30質量部以下である、請求項に記載の静電荷像現像剤。
【請求項6】
請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
【請求項7】
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画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】
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項1~請求項のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電荷像現像剤、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】
特許文献1には、平均円形度が0.94~0.995であり体積平均粒径が3μm~9μmである母体トナーに、体積平均粒径が3μm~9μmであるメラミンシアヌレート粉末が、母体トナー100重量部に対して0.1~2.0重量部添加されているトナーが開示されている。
特許文献2には、結着樹脂、着色剤及び正帯電制御剤を含んでなる着色樹脂粒子に、個数平均一次粒径が0.05μm~1.5μmであるメラミンシアヌレート粒子が、着色樹脂粒子100重量部に対して0.01~0.5重量部添加されている正帯電性トナーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2006-317489号公報
【文献】特開2009-237274号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、トナー粒子と樹脂被覆キャリアとを含む静電荷像現像剤であって、窒素原子を含む層状構造化合物粒子を含まない静電荷像現像剤、又は、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyが0.20μm超である静電荷像現像剤に比べて、高温高湿環境下(温度30℃且つ相対湿度88%)の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下(温度10℃且つ相対湿度15%)の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する静電荷像現像剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するための手段には、下記の態様が含まれる。
【0006】
<1> トナー粒子と、窒素原子を含む層状構造化合物粒子と、磁性粒子及び前記磁性粒子を被覆する樹脂層を有する樹脂被覆キャリアと、を含み、前記樹脂被覆キャリアの表面は、JIS B0601:1994で規定される粗さ曲線の最大高さRyが0.01μm以上0.20μm以下である、静電荷像現像剤。
<2> 前記樹脂被覆キャリアの表面は、JIS B0601:1994で規定される粗さ曲線の最大高さRyが0.01μm以上0.10μm以下である、<1>に記載の静電荷像現像剤。
<3> 前記層状構造化合物粒子は、体積平均粒径が0.1μm以上20μm以下である、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像剤。
<4> 前記層状構造化合物粒子は、体積平均粒径が0.3μm以上10μm以下である、<3>に記載の静電荷像現像剤。
<5> 前記層状構造化合物粒子の含有量が、前記トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上0.50質量部以下である、<1>~<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
<6> 前記層状構造化合物粒子の含有量が、前記トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上0.30質量部以下である、<5>に記載の静電荷像現像剤。
<7> 前記層状構造化合物粒子が、メラミンシアヌレート粒子及びチッ化ホウ素粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>~<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
<8> <1>~<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<9> 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
<1>~<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
<10> 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
<1>~<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
【発明の効果】
【0007】
<1>又は<7>に係る発明によれば、トナー粒子と樹脂被覆キャリアとを含む静電荷像現像剤であって、窒素原子を含む層状構造化合物粒子を含まない静電荷像現像剤、又は、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyが0.20μm超である静電荷像現像剤に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<2>に係る発明によれば、粗さ曲線の最大高さRyが0.10μm超である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<3>に係る発明によれば、層状構造化合物粒子の体積平均粒径が0.1μm未満又は20μm超である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<4>に係る発明によれば、層状構造化合物粒子の体積平均粒径が0.3μm未満又は10μm超である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<5>に係る発明によれば、層状構造化合物粒子の含有量がトナー粒子100質量部に対して0.01質量部未満又は0.50質量部超である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<6>に係る発明によれば、層状構造化合物粒子の含有量がトナー粒子100質量部に対して0.01質量部未満又は0.30質量部超である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<8>に係る発明によれば、静電荷像現像剤が、トナー粒子と樹脂被覆キャリアとを含む静電荷像現像剤であって、窒素原子を含む層状構造化合物粒子を含まない静電荷像現像剤、又は、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyが0.20μm超である静電荷像現像剤である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制するプロセスカートリッジが提供される。
<9>に係る発明によれば、静電荷像現像剤が、トナー粒子と樹脂被覆キャリアとを含む静電荷像現像剤であって、窒素原子を含む層状構造化合物粒子を含まない静電荷像現像剤、又は、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyが0.20μm超である静電荷像現像剤である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する画像形成装置が提供される。
<10>に係る発明によれば、静電荷像現像剤が、トナー粒子と樹脂被覆キャリアとを含む静電荷像現像剤であって、窒素原子を含む層状構造化合物粒子を含まない静電荷像現像剤、又は、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyが0.20μm超である静電荷像現像剤である場合に比べて、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーションの発生を抑制する画像形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図2】本実施形態に係る画像形成装置に着脱さ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。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
【0010】
本開示において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
【0011】
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
【0012】
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
【0013】
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
【0014】
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
【0015】
本開示において、「静電荷像現像用トナー」を「トナー」ともいい、「静電荷像現像用キャリア」を「キャリア」ともいい、「静電荷像現像剤」を「現像剤」ともいう。
【0016】
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る現像剤は、トナー粒子と、窒素原子を含む層状構造化合物粒子と、磁性粒子及び前記磁性粒子を被覆する樹脂層を有する樹脂被覆キャリアと、を含み、前記樹脂被覆キャリアの表面は、JIS B0601:1994で規定される粗さ曲線の最大高さRyが0.01μm以上0.20μm以下である。
【0017】
粗さ曲線の最大高さRyは、表面粗さの指標である。本実施形態における樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyは、JIS B0601:1994に従って、下記のとおり測定する。
樹脂被覆キャリアの表面を、表面形状測定装置(例えば、(株)キーエンス製「超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK-9700」)を用いて適切な倍率(例えば、倍率1000倍)で観察し、カットオフ値0.08mmにて粗さ曲線を得る。粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ10μmを抜き出し、山頂線と谷底線との距離をRy(μm)を求める。樹脂被覆キャリア2000個について各Ryを求め、算術平均する。
【0018】
本実施形態に係る現像剤は、高温高湿環境下の低密度画像の連続形成においてビーズ・キャリー・オーバー(キャリアが像保持体表面の静電荷像に付着する現象)の発生を抑制し、低温低湿環境下の高密度画像の連続形成においてスタベーション(画像端における白抜け)の発生を抑制する。その機序として次のことが推測される。
【0019】
トナーと樹脂被覆キャリアの攪拌摩擦によりトナーを帯電させる現像剤において、現像器内の攪拌ストレスにより樹脂被覆キャリアの樹脂層の摩耗が進行し、樹脂被覆キャリア表面の磁性粒子の露出面積が増えることがある。この場合、樹脂被覆キャリアの電気抵抗が下がり、ビーズ・キャリー・オーバーが発生することがある。この現象は、トナー粒子から外添剤が遊離しにくい(つまり、外添剤が樹脂被覆キャリア表面を覆いにくい)高温高湿環境(例えば、温度30℃且つ相対湿度88%)、且つ、現像器内での攪拌ストレスが継続する低密度画像の連続形成において顕著である。
上記の現象に対して、現像剤が窒素原子を含む層状構造化合物粒子を含有していると、当該層状構造化合物粒子が樹脂被覆キャリア表面の磁性粒子の露出部を覆うことにより、ビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制すると考えられる。窒素原子を含む層状構造化合物粒子は窒素原子を含む故に、樹脂層よりも磁性粒子の露出部に静電的に引き付けられやすく、磁性粒子の露出部に付着した層状構造化合物粒子(層間距離がオングストローム級の積層構造を有する化合物の粒子)が、磁性粒子の露出部を覆うものと推測される。
一方、樹脂被覆キャリア表面の磁性粒子の露出部が、現像剤に含まれる材料又は材料の断片(例えば、各種の外添剤、トナー粒子から剥がれた樹脂、樹脂被覆キャリアから剥がれた樹脂)によって過剰に覆われると、樹脂被覆キャリアの電気抵抗が上がり、スタベーションが発生することがある。この現象は、トナー粒子から外添剤が遊離しやすい(つまり、外添剤が樹脂被覆キャリア表面を覆いやすい)低温低湿環境(例えば、温度10℃且つ相対湿度15%)、且つ、現像器内でのトナー滞留時間が短い(つまり、トナーの摩擦帯電が不十分になりやすい)高密度画像の連続形成において顕著である。
上記の現象に対して、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyが0.20μm以下であると、現像剤に含まれる材料又は材料の断片が樹脂被覆キャリア表面に引っかかりにくく、磁性粒子の露出部が過剰に覆われることがなく、スタベーションの発生を抑制すると考えられる。この観点から、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyは、0.15μm以下がより好ましく、0.10μm以下が更に好ましく、0.08μm以下が更に好ましい。ただし、樹脂被覆キャリア表面の微細な凹凸を無くすことは困難であるので、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyは、0.01μm以上であり、製造の容易さの観点から、0.04μm以上がより好ましい。
【0020】
樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyを制御する方法としては、磁性粒子として表面に凹凸の少ない磁性粒子を使用する;樹脂層を比較的厚くする;等が挙げられる。
樹脂層を磁性粒子表面に形成する方法としては、湿式製法(樹脂を溶解又は分散させる溶剤を用いる製法)と乾式製法(樹脂を溶解又は分散させる溶剤を用いない製法)とがあるところ、樹脂被覆キャリア表面の粗さ曲線の最大高さRyを低く抑える観点からは、乾式製法が好ましい。乾式製法の実施形態例については後述する。
【0021】
以下、本実施形態に係る現像剤を構成する樹脂被覆キャリア、層状構造化合物粒子、及びトナー粒子について詳細に説明する。
【0022】
[樹脂被覆キャリア]
樹脂被覆キャリアは、磁性粒子と、磁性粒子を被覆する樹脂層とを有する。
【0023】
-磁性粒子-
磁性粒子は、特に限定されるものではなく、キャリアの芯材として用いられる公知の磁性粒子が適用される。磁性粒子として、具体的には、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属の粒子;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物の粒子;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸磁性粒子;樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散樹脂粒子;などが挙げられる。本実施形態において磁性粒子としては、フェライト粒子が好ましい。
【0024】
磁性粒子の体積平均粒径は、10μm以上100μm以下が好ましく、20μm以上80μm以下がより好ましく、30μm以上60μm以下が更に好ましい。
【0025】
磁性粒子の磁力は、3000エルステッドの磁場における飽和磁化が、50emu/g以上が好ましく、60emu/g以上がより好ましい。上記飽和磁化の測定は、振動試料型磁気測定装置VSMP10-15(東英工業社製)を用いて行う。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大3000エルステッドまで掃引する。次いで、印加磁場を減少させ、記録紙上にヒステリシスカーブを作製する。カーブのデータより、飽和磁化、残留磁化、保持力を求める。
【0026】
磁性粒子の体積電気抵抗(体積抵抗率)は、1×10Ω・cm以上1×10Ω・cm以下が好ましく、1×10Ω・cm以上1×10Ω・cm以下がより好ましい。
磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cmの電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記20cmの電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーターおよび高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、湿度50%RHとする。測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)の計算式は、下記式に示す通りである。
R=E×20/(I-I)/L
上記式中、Rは測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、Iは印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは層の厚み(cm)をそれぞれ表す。係数20は、電極板の面積(cm)を表す。
【0027】
-磁性粒子を被覆する樹脂層-
樹脂層を構成する樹脂としては、スチレン・アクリル酸共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体;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物;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂;などが挙げられる。
【0028】
樹脂層は、脂環構造を有するアクリル樹脂を含有することが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂の重合成分としては、(メタ)アクリル酸の低級アルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数が1以上9以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル)が好ましく、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単量体は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
脂環構造を有するアクリル樹脂は、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートの含有量は、75モル%以上100モル%以下が好ましく、85モル%以上100モル%以下がより好ましく、95モル%以上100モル%以下が更に好ましい。
【0029】
樹脂層に含まれる全樹脂に占める脂環構造を有するアクリル樹脂の割合は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、実質的に全樹脂が脂環構造を有するアクリル樹脂であることが更に好ましい。
【0030】
樹脂層には、帯電や抵抗を制御する目的で、無機粒子が含まれていてもよい。無機粒子としては、例えば、カーボンブラック;金、銀、銅等の金属;硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、アンチモンをドープされた酸化錫、錫をドープされた酸化インジウム、アルミニウムをドープされた酸化亜鉛等の金属化合物;金属で被覆した樹脂粒子;などが挙げられる。
【0031】
樹脂層を磁性粒子表面に形成する方法としては、例えば、湿式製法及び乾式製法が挙げられる。湿式製法は、樹脂層を構成する樹脂を溶解又は分散させる溶剤を用いる製法である。一方、乾式製法は、上記溶剤を用いない製法である。
【0032】
湿式製法としては、例えば、磁性粒子を樹脂層形成用樹脂液中に浸漬して被覆する浸漬法;樹脂層形成用樹脂液を磁性粒子表面に噴霧するスプレー法;磁性粒子を流動床中に流動化させた状態で樹脂層形成用樹脂液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中で磁性粒子と樹脂層形成用樹脂液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法;などが挙げられる。
湿式製法において用いられる樹脂層形成用樹脂液は、樹脂及びその他の成分を溶剤に溶解又は分散させて調製する。溶剤としては、樹脂を溶解又は分散するものであれば特に限定されず、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;などが使用される。
【0033】
乾式製法としては、例えば、磁性粒子と樹脂層形成用樹脂の混合物を乾燥状態で加熱して樹脂層を形成する方法が挙げられる。具体的には例えば、磁性粒子と樹脂層形成用樹脂とを気相中で混合して加熱溶融し、樹脂層を形成する。
【0034】
以下に、乾式製法の実施形態例である乾式コート法について説明する。
乾式コート法は、被覆しようとする磁性粒子の表面に樹脂粒子を付着させ、その後、機械的衝撃力を加えて、磁性粒子表面に付着した樹脂粒子を溶融又は軟化させて樹脂層を形成する方法である。具体的には、磁性粒子及び樹脂粒子(及び、必要に応じて樹脂層に含ませる無機粒子)を含む混合物を、機械的衝撃力を発生させる高速攪拌混合機に仕込み、非加熱下又は加熱下で高速攪拌して混合物に衝撃力を繰り返して付与する。攪拌力としては、例えば風力が挙げられる。
高速攪拌する際に加熱する場合には、80℃以上130℃以下の温度範囲が好ましい。高速攪拌の風速としては、加熱中は10m/s以上が好ましく、冷却時には樹脂被覆キャリアどうしの凝集を抑制する観点から5m/s以下が好ましい。衝撃力を付与する時間としては、20分以上60分以下の範囲が好ましい。
【0035】
上記の方法で樹脂被覆キャリアを製造する際に、又は製造した後に、樹脂被覆キャリアに機械的ストレスを加えることで樹脂層の一部を剥がす等して、磁性粒子を露出させることが好ましい。例えば、冷却時の風速を高速にして剪断力を生じさせることで樹脂層の一部を剥がす。例えば、衝撃力を付与する時間を長くすることで(例えば90分以上)、樹脂被覆キャリアの凸部表面にある樹脂を凹部に移動させ、凸部の磁性粒子を露出させる。例えば、製造した樹脂被覆キャリアをタービュラー、ボールミル、振動ミル等で攪拌することで樹脂層の一部を剥がす。
【0036】
樹脂層の厚さは、0.1μm以上10μm以下が好ましく、0.3μm以上5μm以下がより好ましい。
【0037】
樹脂被覆キャリア表面における磁性粒子の露出割合は、1%以上20%以下であることが好ましく、2%以上10%以下であることがより好ましく、3%以上8%以下であることが更に好ましい。
【0038】
樹脂被覆キャリア表面における磁性粒子の露出割合は、X線光電子分光法(XPS)により、以下の方法で求める。
対象となる樹脂被覆キャリアと、対象となる樹脂被覆キャリアから樹脂層を除いた磁性粒子を用意する。樹脂被覆キャリアから樹脂層を除く方法としては、例えば、有機溶剤で樹脂成分を溶解させて樹脂層を除去する方法、800℃程度の加熱により樹脂成分を消失させて樹脂層を除去する方法などが挙げられる。樹脂被覆キャリアと、樹脂層を除いた磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSでFe(atomic%)を定量し、(樹脂被覆キャリアのFe)÷(磁性粒子のFe)×100を算出し、磁性粒子の露出割合(%)とする。
【0039】
樹脂被覆キャリアにおける磁性粒子の露出割合は、樹脂層の形成に用いる樹脂の量で制御でき、磁性粒子の量に対する樹脂の量が多いほど露出割合は小さくなる。
【0040】
樹脂被覆キャリアの体積平均粒径は、10μm以上120μm以下が好ましく、20μm以上100μm以下がより好ましく、30μm以上80μm以下が更に好ましい。
【0041】
本実施形態に係る現像剤おける樹脂被覆キャリアとトナー粒子との混合比(質量比)は、樹脂被覆キャリア:トナー粒子=100:1乃至100:30が好ましく、100:3乃至100:20がより好ましい。
【0042】
[層状構造化合物粒子]
層状構造化合物粒子は、積層構造を有する化合物の粒子である。窒素原子を含む層状構造化合物粒子としては、例えば、メラミンシアヌレート粒子、チッ化ホウ素粒子が挙げられる。
【0043】
層状構造化合物粒子の体積平均粒径は、ビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制する観点から、0.1μm以上20μm以下であることが好ましい。層状構造化合物粒子の体積平均粒径が20μm以下であると、樹脂被覆キャリア表面において磁性粒子の露出部に付着しやすいと推測される。層状構造化合物粒子の体積平均粒径が0.1μm以上であると、樹脂被覆キャリア表面において磁性粒子の露出部に付着したのち、当該露出部を覆いやすいと推測される。
上記の観点から、層状構造化合物粒子の体積平均粒径は、0.3μm以上10μm以下がより好ましく、1μm以上8μm以下が更に好ましく、2μm以上6μm以下が更に好ましい。
層状構造化合物粒子の体積平均粒径は、粉砕、分級、又は、粉砕と分級の組合せによって制御し得る。
【0044】
層状構造化合物粒子の体積平均粒径Daと、樹脂被覆キャリアの体積平均粒径Dbとの比Da/Dbは、0.02以上0.8以下が好ましく、0.03以上0.7以下がより好ましく、0.04以上0.6以下が更に好ましい。
【0045】
層状構造化合物の体積平均粒径は、下記の測定方法によって求める。
まず、トナーから層状構造化合物粒子を分離する。トナーから層状構造化合物粒子を分離する方法に制限はなく、例えば、トナーを界面活性剤を含む水に分散させた分散液に超音波を印加した後、分散液を高速遠心し、比重によってトナー粒子と層状構造化合物粒子とその他の外添剤とを遠心分離する。層状構造化合物粒子を含む分画を抽出し、乾燥させて層状構造化合物粒子を得る。
次いで、層状構造化合物粒子を電解質水溶液(例えばアイソトン水溶液)に添加し、超音波を30秒以上印加して分散させる。この分散液を試料にして、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置(例えば、マイクロトラック・ベル社製、マイクロトラックMT3000II)を用いて粒径を測定する。少なくとも3000個の層状構造化合物粒子を測定し、体積基準の粒度分布における小さい側から累積50%の粒径を体積平均粒径とする。
【0046】
層状構造化合物粒子の含有量は、ビーズ・キャリー・オーバーの発生を抑制する観点から、トナー粒子100質量部に対して0.01質量部以上であることが好ましく、スタベーションの発生を抑制する観点から、トナー粒子100質量部に対して0.50質量部以下であることが好ましい。
上記の観点から、層状構造化合物粒子の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上0.30質量部以下がより好ましく、0.03質量部以上0.30質量部以下が更に好ましく、0.05質量部以上0.15質量部以下が更に好ましい。
【0047】
[トナー粒子]
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
【0048】
-結着樹脂-
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0049】
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
【0050】
樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、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℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
【0051】
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、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。
【0052】
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
【0053】
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば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等)、脂環式ジオール(例えば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等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノール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等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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。
【0054】
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℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
【0055】
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。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する。
【0056】
非晶性ポリエステル樹脂は、公知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧し、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方法により得られる。
原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助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単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
【0057】
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、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。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
【0058】
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、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)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(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)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、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】
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば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)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、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。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。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等が挙げられる。
多価アルコールは、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。
【0060】
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
【0061】
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
【0062】
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以下が好ましい。
【0063】
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、公知の製造方法により得られる。
【0064】
結着樹脂の含有量は、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
【0065】
-着色剤-
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0066】
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
【0067】
着色剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
【0068】
-離型剤-
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
【0069】
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
【0070】
離型剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
【0071】
-その他の添加剤-
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
【0072】
-トナー粒子の特性等-
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
【0073】
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。体積基準の粒度分布を小径側から描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
【0074】
トナー粒子の平均円形度は、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
【0075】
-トナー粒子の製造方法-
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
【0076】
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
【0077】
以下、各工程の詳細について説明する。
以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
【0078】
-樹脂粒子分散液準備工程-
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
【0079】
樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
【0080】
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
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。
【0081】
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、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。
【0082】
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、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、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、転相乳化法によって分散媒に樹脂粒子を分散させてもよい。転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて中和したのち、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
【0083】
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
【0084】
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量は、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
【0085】
樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
【0086】
-凝集粒子形成工程-
次に、樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
【0087】
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度-30℃以上ガラス転移温度-10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
【0088】
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
【0089】
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;などが挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
【0090】
-融合・合一工程-
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
【0091】
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
【0092】
融合・合一工程終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
【0093】
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
【0094】
-外添剤-
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
【0095】
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。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。
疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部である。
【0096】
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
【0097】
外添剤の外添量は、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
【0098】
<画像形成装置、画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
【0099】
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
【0100】
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
【0101】
本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に着脱するカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
【0102】
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。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
【0103】
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
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」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
【0104】
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール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。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
【0105】
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成及び動作を有しているため、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のユニット10Yについて代表して説明する。
【0106】
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)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(静電荷像形成手段の一例)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(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一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、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
【0107】
以下、第1のユニット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、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば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(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、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、帯電した感光体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からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
【0108】
静電荷像とは、帯電によって感光体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、感光体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。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
【0109】
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。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、感光体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(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして、感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体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、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
【0110】
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画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、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
【0111】
第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
【0112】
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画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、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール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画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二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。
【0113】
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
【0114】
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
【0115】
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。
【0116】
<プロセスカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
【0117】
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像手段と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
【0118】
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
【0119】
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
【実施例
【0120】
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
【0121】
<トナー粒子の作製>
[非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)の作製]
・エチレングリコール :37部
・ネオペンチルグリコール:65部
・1,9-ノナンジオール:32部
・テレフタル酸 :96部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度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のち、ジブチル錫オキサイドを1.2部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて240℃まで温度を上げ、240℃で4時間攪拌を継続し、非晶性ポリエステル樹脂(酸価9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃)を得た。非晶性ポリエステル樹脂を溶融状態のまま、乳化分散機(キャビトロンCD1010、ユーロテック社)に毎分100gの速度で移送した。別途、試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37%濃度の希アンモニア水をタンクに入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で非晶性ポリエステル樹脂と同時に乳化分散機に移送した。乳化分散機を回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cmの条件で運転し、体積平均粒径160nm、固形分20%の非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)を得た。
【0122】
[結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)の作製]
・デカン二酸 :81部
・ヘキサンジオール:47部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度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部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて200℃まで温度を上げ、200℃で4時間攪拌を継続した。次いで、反応液を冷却し、固液分離を行い、固形物を温度40℃/減圧下で乾燥し、結晶性ポリエステル樹脂(C1)(融点64℃、重量平均分子量15,000)を得た。
【0123】
・結晶性ポリエステル樹脂(C1) :50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2部
・イオン交換水 :200部
上記の材料を120℃に加熱して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が180nmになったところで回収し、固形分20%の結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1)を得た。
【0124】
[離型剤粒子分散液(W1)の作製]
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP-9) :100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1部
・イオン交換水 :350部
上記の材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散した離型剤粒子分散液を得た。この離型剤粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調製して、離型剤粒子分散液(W1)とした。
【0125】
[着色剤粒子分散液(K1)の作製]
・カーボンブラック(キャボット社製、Regal330) :50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):5部
・イオン交換水 :195部
上記の材料を混合し、アルティマイザ(スギノマシン社製)を用いて240MPaで10分分散処理し、固形分量20%の着色剤粒子分散液(K1)を得た。
【0126】
[トナー粒子の作製]
・イオン交換水 :200部
・非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1) :150部
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(C1) :10部
・離型剤粒子分散液(W1) :10部
・着色剤粒子分散液(K1) :15部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower):2.8部
上記の材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム(王子製紙(株)製、30%粉末品)2部をイオン交換水30部に溶解させたポリ塩化アルミニウム水溶液を添加した。ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し、体積平均粒径が4.9μmとなるまで保持した。次いで、非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)60部を追加し30分間保持した。次いで、体積平均粒径5.2μmとなったところで、さらに非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)60部を追加し30分間保持した。続いて、10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70、キレスト株式会社製)20部を加え、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを9.0に調整した。次いで、アニオン性界面活性剤(TaycaPower)1部を投入して攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。次いで、20℃/分の速度で20℃まで冷却した。次いで、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径5.7μm、平均円形度0.971のトナー粒子(1)を得た。
【0127】
<層状構造化合物粒子の作製>
[メラミンシアヌレート粒子の作製]
市販品のメラミンシアヌレート(日産化学製、MC-4500)をジェットミルで粉砕し分級し、メラミンシアヌレート粒子(1)~(5)を得た。表1にメラミンシアヌレート粒子(1)~(5)の体積平均粒径を示す。表1において「MC」はメラミンシアヌレートを意味する。
【0128】
[チッ化ホウ素粒子の準備]
市販品のチッ化ホウ素粒子(MARUKA製、AP-10S)を準備した。体積平均粒径は2.4μmであった。表1において「BN」はチッ化ホウ素を意味する。
【0129】
<樹脂被覆キャリアの作製>
[樹脂被覆キャリア(1)の作製]
MnO:35mol%、MgO:14.5mol%、Fe:50mol%及びSrO:0.5mol%になるように原料を秤量し、水と混合した後、湿式のメディアミルで5時間粉砕してスラリーを得た。スラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、球状の粒子を得た。この粒子を粒度調整した後、950℃で2時間加熱し、仮焼成を行った。直径0.3cmのステンレスビーズを用いて湿式ボールミルで1時間粉砕し、さらに直径0.5cmのジルコニアビーズを用いて4時間粉砕した。バインダーとしてポリビニルアルコールを固形分に対して0.8質量%添加し、次いで、スプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉にて温度1350℃に5時間保持し本焼成を行った。次いで、解砕及び分級して粒度調整し、磁力選鉱により低磁力品を分別し、フェライト粒子(1)を得た。フェライト粒子(1)の体積平均粒径は35μmであった。
【0130】
0.3質量%のベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液中に、シクロヘキシルメタクリレートを添加し、単量体総量の0.5質量%にあたる量の過硫酸カリウムを添加して乳化重合を行い、スプレードライで乾燥することで、被覆用樹脂(1)を得た。被覆用樹脂(1)の重量平均分子量は40万であった。
【0131】
水平攪拌羽根付き高速攪拌混合機に、フェライト粒子(1)を100質量部と、被覆用樹脂(1)を4.5質量部投入し、水平回転翼の周速が8m/秒となる条件で、22℃で15分間攪拌した後、120℃で50分間攪拌して、フェライト粒子(1)表面に樹脂層を形成し、樹脂被覆キャリア(1)を製造した。次いで、エルボジェットにて微粉及び粗粉を取り除き、樹脂被覆キャリア(1)を得た。樹脂被覆キャリア(1)の体積平均粒径は36μmであった。
【0132】
[樹脂被覆キャリア(2)の作製]
樹脂被覆キャリア(1)の製造と同様にして、ただし、被覆用樹脂(1)の投入量を4.8質量部に変更して、樹脂被覆キャリア(2)を得た。
【0133】
[樹脂被覆キャリア(3)の作製]
樹脂被覆キャリア(1)の製造と同様にして、ただし、被覆用樹脂(1)の投入量を4.3質量部に変更して、樹脂被覆キャリア(3)を得た。
【0134】
[樹脂被覆キャリア(4)の作製]
樹脂被覆キャリア(1)の製造と同様にして、ただし、被覆用樹脂(1)の投入量を3.7質量部に変更して、樹脂被覆キャリア(4)を得た。
【0135】
樹脂被覆キャリア(1)~(4)の各表面に係る粗さ曲線の最大高さRyを表1に示す。
【0136】
<実施例1>
トナー粒子(1)100質量部と、疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製、RY50)1.5質量部とメラミンシアヌレート粒子(1)0.12質量部とをサンプルミルに入れ、10000rpmで30秒間混合した。次いで、目開き45μmの振動篩いで篩分して、体積平均粒子径5.7μmのトナーを作製した。トナーとキャリア(1)とをトナー:キャリア(1)=5:100(質量比)の割合でVブレンダーに入れ20分間攪拌し、現像剤を得た。
【0137】
<実施例2~12、比較例1~2>
実施例1と同様にして、ただし、層状構造化合物粒子の種類若しくは添加量、又は樹脂被覆キャリアの種類を変更して、トナー及び現像剤を得た。
【0138】
<性能評価>
[ビーズ・キャリー・オーバー(BCO)]
画像形成装置として富士ゼロックス社製Iridesse Production Pressを用意した。温度30℃且つ相対湿度88%の環境下、当該画像形成装置を用いて、トリクルキャリアの供給なしで、A4サイズの普通紙(富士ゼロックス社製、C2紙)に画像密度0.5%の画像を5万枚出力した。次いで、A3サイズの普通紙(富士ゼロックス社製、C2紙)に全面ハーフトーン画像を1枚出力した。全面ハーフトーン画像上のキャリアの個数を数え、下記のとおり分類した。
G1:0個。
G2:1個~3個。
G3:4個~6個。許容範囲。
G4:7個以上。実用上許容できない。
【0139】
[スタベーション(STV)]
上記の画像形成後、画像形成装置を温度10℃且つ相対湿度15%の環境に移動させ、一晩放置した。その後、温度10℃且つ相対湿度15%の環境下、当該画像形成装置にA4サイズの普通紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を100枚流し、次いで、トリクルキャリアの供給なしで、A4サイズの普通紙(富士ゼロックス社製、C2紙)に画像密度50%の画像を5万枚出力した。次いで、A4サイズの普通紙(富士ゼロックス社製、C2紙)にスタベーション評価用画像を1枚出力した。スタベーション評価用画像を目視観察し、下記のとおり分類した。
G1:画像にずれがない。
G2:画像に僅かなずれがあるが、瞬時に判断できない程度。
G3:画像に僅かなずれがある。許容範囲。
G4:画像に明らかなずれがある。実用上許容できない。
【0140】
【表1】
【符号の説明】
【0141】
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
図1
図2