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JP2011158775A - 静電荷現像用キャリア、静電荷現像用現像剤、静電荷現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

静電荷現像用キャリア、静電荷現像用現像剤、静電荷現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 Download PDF

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JP2011158775A JP2010021349A JP2010021349A JP2011158775A JP 2011158775 A JP2011158775 A JP 2011158775A JP 2010021349 A JP2010021349 A JP 2010021349A JP 2010021349 A JP2010021349 A JP 2010021349A JP 2011158775 A JP2011158775 A JP 2011158775A
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Abstract

【課題】フェライト粒子に含有されるマグネシウムの電気陰性度と、被膜層に含有される金属酸化物の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超えるキャリアに比べ、画像の白抜けが抑制される静電荷現像用キャリアを提供する。
【解決手段】マグネシウムを3.0質量%以上12.0質量%以下含有するフェライト粒子と、前記フェライト粒子を被覆し、樹脂及び体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子を含有する被覆層と、を含み、前記金属酸化物粒子の金属の電気陰性度と前記マグネシウムの電気陰性度との差(絶対値)が0.4以下である静電荷現像用キャリア。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷現像用キャリア、静電荷現像用現像剤、静電荷現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
電子写真法は、静電潜像保持体(感光体)表面に形成された静電潜像を、着色剤を含むトナーで現像し、得られたトナー画像を記録媒体表面へ転写し、これを熱ロール等で定着することにより画像が得られるものである。また、その潜像保持体は再び静電潜像を形成するために転写残存トナーがクリーニング等され、球形トナーを用いたときのように該転写残存トナーがほとんどない場合にはクリーニング工程が省かれる場合もある。このように電子写真法等に使用される乾式現像剤は、結着樹脂に着色剤等を配合したトナーを単独で用いる一成分現像剤と、そのトナーにキャリアを混合した二成分現像剤とに大別される。
前記二成分現像剤に用いられるキャリアとしては、例えば、フェライト粒子が樹脂で被覆された樹脂被覆層を有するキャリアが知られ、キャリア材料としては、前記樹脂の他、例えば、金属マグネシウムや、炭酸マグネシウム等に代表されるマグネシウム化合物等のマグネシウム材料が用いられている。
前記マグネシウム材料は、樹脂被覆層に含有したものや(例えば、特許文献1および2参照)、フェライト粒子に含有したもの(例えば、特許文献3及び4参照)が提案されている。
もっとも、キャリア材料は、マグネシウム材料に限定されるものではなく、種々の金属酸化物を樹脂被覆層に含有したキャリア(例えば、特許文献5及び6参照)が提案されている。
特開平6−301245号公報 特開平10−142842号公報 特開2001−154416号公報 特開2008−96977号公報 特開平7−219281号公報 特開2002−287432号公報
本発明は、フェライト粒子に含有されるマグネシウムの電気陰性度と、被膜層に含有される金属酸化物の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超えるキャリアに比べ、画像の白抜けが抑制される静電荷現像用キャリアを提供することを目的とする。
前記課題は、以下の手段により解決される。
即ち、請求項1に係る発明は、
マグネシウムを3.0質量%以上12.0質量%以下含有するフェライト粒子と、
前記フェライト粒子を被覆し、樹脂及び体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子を含有する被覆層と、
を含み、
前記金属酸化物粒子の金属の電気陰性度と前記マグネシウムの電気陰性度との差(絶対値)が0.4以下である静電荷現像用キャリアである。
請求項2に係る発明は、
前記フェライト粒子のBET比表面積が0.13m/g以上0.28m/g以下である請求項1に記載の静電荷現像用キャリアである。
請求項3に係る発明は、
トナーと、請求項1又は請求項2に記載の静電荷現像用キャリアと、を含有する静電荷現像用現像剤である。
請求項4に係る発明は、
画像形成装置に脱着され、請求項3に記載の静電荷現像用現像剤を収納した静電荷現像用現像剤カートリッジである。
請求項5に係る発明は、
請求項3に記載の静電荷現像用現像剤を収納すると共に、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を該現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジである。
請求項6に係る発明は、
静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、請求項3に記載の静電荷現像用現像剤により該静電潜像を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、前記記録媒体に該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。
請求項1に係る発明によれば、フェライト粒子に含有されるマグネシウムの電気陰性度と、被膜層に含有される金属酸化物の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超えるキャリアに比べ、画像の白抜けが抑制される静電荷現像用キャリアが提供される。
請求項2に係る発明によれば、フェライト粒子のBET比表面積が0.13m/g以上0.28m/g以下でない場合に比べて、フェライト粒子の凸部がキャリア表面に偏りなく露出する。
請求項3に係る発明によれば、フェライト粒子に含有されるマグネシウムの電気陰性度と、被膜層に含有される金属酸化物の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超えるキャリアを含む静電荷現像用現像剤に比べ、画像の白抜けが抑制される静電荷現像用現像剤が提供される。
請求項4に係る発明によれば、フェライト粒子に含有されるマグネシウムの電気陰性度と、被膜層に含有される金属酸化物の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超えるキャリアを含む静電荷現像用現像剤を用いる場合に比べ、画像の白抜けが抑制される静電荷現像用現像剤を現像手段に供給する静電荷現像用現像剤カートリッジが提供される。
請求項5に係る発明によれば、フェライト粒子に含有されるマグネシウムの電気陰性度と、被膜層に含有される金属酸化物の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超えるキャリアを含む現像剤を収納する場合に比べ、画像の白抜けが抑制されるプロセスカートリッジが提供される。
請求項6に係る発明によれば、フェライト粒子に含有されるマグネシウムの電気陰性度と、被膜層に含有される金属酸化物の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超えるキャリアを含む現像剤を収納する場合に比べ、画像の白抜けが抑制される画像形成装置が提供される。
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。
<静電荷現像用キャリア>
静電荷現像用キャリアは、マグネシウムを3.0質量%以上12.0質量%以下含有するフェライト粒子と、前記フェライト粒子を被覆し、樹脂及び体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子を含有する被覆層と、を含み、前記金属酸化物粒子の金属の電気陰性度と前記マグネシウムの電気陰性度との差(絶対値)が0.4以下である。以下、静電荷現像用キャリアを「キャリア」とも称する。
画像形成は、一般に、帯電したキャリアにトナーが吸着し、トナーが電荷を帯びることで、帯電したトナーが、静電潜像保持体の静電潜像を現像してトナー像を形成し、さらに当該トナー像を記録媒体に転写し定着することにより行なわれる。高温高湿(例えば、30℃、33%RH、以下同様)環境下では、キャリアが帯電し難いが、キャリアの芯材として、イオン化エネルギーの低いマグネシウムを含有するフェライト粒子を用いることにより、高温高湿環境下でも帯電し易いキャリアとし得る。
その一方、フェライト粒子を被覆する被覆層に含有される金属酸化物の種類によっては、トナーが付着しているべき部分にトナーが付着していない、いわゆる画像の白抜けと称する画像欠陥が生じることがあった。これは、帯電させたトナーからキャリアへ電荷が局所的に注入され、キャリアも帯電することにより、トナーが現像されるときに、トナーと共にキャリアも飛散し、付着するためと考えられる。画像の白抜けは、画像形成装置内のトナー濃度が低い場合に顕著に生じた。
上記画像の白抜けは、高温高湿環境下でのキャリアの帯電性を上げるために、フェライト粒子のマグネシウムの含有量を3.0質量%以上12.0質量%以下とし、フェライト粒子に含まれるマグネシウムの電気陰性度と、フェライト粒子を被覆する被覆層に含まれる体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子の金属の電気陰性度との差(絶対値)が0.4を超える場合に生じ得ることを見出し、本実施形態に係るキャリアを完成するに至った。
すなわち、キャリアを、マグネシウムを3.0質量%以上12.0質量%以下含有するフェライト粒子と、前記フェライト粒子を被覆し、樹脂及び体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子を含有する被覆層と、を含み、前記金属酸化物粒子の金属の電気陰性度と前記マグネシウムの電気陰性度との差(絶対値)が0.4以下であるキャリアとすることで、帯電したトナーからキャリアへの局所的な電荷注入が抑制されると考えられる。その結果、トナーが現像されるべき部分にキャリアが飛散し現像されることに伴う白点抜けが防止されると考えられる。
また、トナーからキャリアへの局所的な電荷注入が抑制されることにより、局所的な電荷注入に起因する衝撃で生じ易いトナーおよびキャリアの破損が抑制されると考えられる。
以下、キャリアの詳細を説明する。
(フェライト粒子)
フェライト粒子は、マグネシウムを3.0質量%以上12.0質量%以下含有する。ここで、フェライトとは一般的に下記式(1)で表されるものである。
(MO)(Fe ・・・ 式(1)
上記式(1)においてX、Yは質量モル比を示し、かつ、X+Y=100を満たす。
前記式(1)におけるMは、少なくともマグネシウムを含む金属を示すが、さらに、Li、Ca、Mn、Sr、Sn、Cu、Zn、Baからなる群より選択される少なくとも1種を組み合わせて用いてもよい。中でも、環境面から、Li、Ca、及びSrを選択することが好ましい。
フェライト粒子中のマグネシウムの含有量を上記範囲とすることにより、高温高湿環境下でも体積抵抗が低くなりにくい。フェライト粒子におけるマグネシウムの含有量は、5質量%以上11質量%以下であることが好ましく、6質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
尚、フェライト粒子におけるマグネシウムの含有量は、蛍光X線により測定する。具体的には、前処理として、規定量の包埋する樹脂とフェライト粒子を加圧成型器で10t、1分間の加圧成型を行い、(株)島津製作所の蛍光X線(SRF−1500)を使用し、測定条件は管電圧49KV、管電流90mA、測定時間30分で測定する。前記包埋する樹脂は、炭素、水素、酸素のみから成る樹脂が好ましく、セルロースやポリビニルアルコール、高溶融温度ポリエチレンなどを用いる。
上記の条件での蛍光X線による測定によりマグネシウムの検量線を作成し、該検量線により、前記フェライト粒子におけるマグネシウムの含有量を定量的に測定する。
フェライト粒子は、さらに、BET比表面積が0.13m/g以上0.28m/g以下であることが好ましい。
BET比表面積を0.13m/g以上0.28m/g以下とすることで、フェライト粒子の凸部がキャリア表面に偏りなく露出する。
これは、以下の理由によると考えられる。
フェライト粒子のBET比表面積が0.13m/gよりも小さい、より凹凸の少ない表面であると、フェライト粒子表面に金属酸化物及び樹脂を含む樹脂組成物を被覆し、フェライト粒子がキャリア表面から露出する場合は、キャリア表面の一部にフェライト粒子が露出し易い。一方、BET比表面積が上記範囲であるフェライト粒子の表面は、BET比表面積が0.13m/gのフェライト粒子表面よりもデコボコしている。したがって、金属酸化物及び樹脂を含む樹脂組成物を被覆し、フェライト粒子がキャリア表面に露出する場合は、フェライト粒子の凸部がキャリア表面に露出し易くなり、フェライト粒子の凸部がキャリア表面に偏りなく露出すると考えられる。
フェライト粒子の凸部がキャリア表面に偏りなく露出することで、トナーからキャリアへの電荷注入経路も偏りがなくなるため、トナーからキャリアへの局所的電荷注入をより抑制し得ると考えられる。その結果、トナーからキャリアへの局所的電荷注入に起因する画像の白抜けが抑制されると考えられる。
また、BET比表面積が0.13m/g以上0.28m/g以下であるフェライト粒子は、BET比表面積が0.13m/g未満であるフェライト粒子に比べ、外力に対する破損が小さく、割れ難い。これは、フェライト粒子の表面が、凹凸状であることにより外力分散し易いためと考えられる。そのため、BET比表面積を0.13m/g以上0.28m/g以下とすることで、キャリアが画像形成装置内に飛散しにくく画像欠陥を生じ難いと考えられる。
フェライト粒子のBET比表面積は、0.14m/g以上0.25m/g以下であることがより好ましく、0.16m/g以上0.18m/g以下であることがさらに好ましい。
なお、フェライト粒子のBET比表面積は、BET式比表面積測定器(島津製作所製:フローソープII2300)を用い窒素置換法にて測定した値である。
フェライト粒子は、一般に、原料となる金属酸化物または金属塩を用いて、造粒、焼結することにより製造される。フェライト粒子は、例えば、以下の様に、原料となる金属酸化物または金属塩に対して、仮焼成、粉砕、造粒、本焼成を行うことにより、BET比表面積を調整する。
以下、フェライト粒子の製造方法の一例を示す。
原料となるマグネシウム及びその他含有し得る金属の金属酸化物または金属塩の粉末を湿式ボールミル等で8時間以上35時間以下粉砕、混合し、スプレードライヤ等で造粒、乾燥させた後、ロータリーキルン等を用いて800℃以上1000℃以下で8時間以上10時間以下仮焼成を行い、仮焼成物を得る。仮焼成は、必要に応じて1回から3回行う。ここで、原料となる金属酸化物または金属塩としては、Mg(OH)のほか、Fe、MnO、SrCO等が挙げられ、例えば、Mg(OH)の量を調整することによりフェライト粒子中のマグネシウムの含有量を調整する。
得られた仮焼成物を水に分散させ、公知の粉砕方法(例えば、湿式ボールミル等)で粉砕する。具体的には、水に、仮焼成物、ポリビニールアルコール、界面活性剤、および消泡剤を加え、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等により粉砕する。仮焼成物の粉砕は、例えば、体積平均粒径が0.3μm以上2.0μm以下となるまで行う。
次に粉砕した仮焼成物をスプレードライヤーにて造粒し、乾燥させる。この乾燥した仮焼成物を、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本焼成し、含有有機物を除去して本焼成物を得る。本焼成の温度は1000℃以上1300℃以下が挙げられ、本焼成の時間は6時間以上10時間以下が挙げられる。
本焼成した後、粉砕し、さらに所望の粒度分布に分級することで製造される。このとき、仮焼成物を粉砕した粉砕物の粒径と、本焼成の温度を適度に調整することで、目的のBET比表面積のフェライト粒子が製造される。
得られたフェライト粒子の平均粒径としては、例えば、30μm以上50μm以下が挙げられる。尚、焼成物或いはフェライト粒子の平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER社製)を用いて測定された値をいう。得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から個数累積分布を引いて、累積50%となる粒径を個数平均体積平均50%粒径とする。
(被覆層)
キャリアは、フェライト粒子を被覆し、樹脂及び体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子を含有する被覆層を含む。
−樹脂−
被覆層に含有される樹脂としては、特に制限されず、各種の樹脂を用いればよい。例えば、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素アクリル樹脂、アクリル−スチレン樹脂、シリコーン樹脂、あるいはアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂等で変性した変性シリコーン樹脂及び架橋型のフッ素変性シリコーン樹脂等が挙げられる。
樹脂の重量平均分子量としては、3,000以上200,000以下が挙げられる。
尚、前記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて測定した。GPCは、HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)を用い、カラムは、TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製、6.0mmID×15cm)を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度を0.5質量%、流速を0.6ml/min、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
−金属酸化物粒子−
被覆層には、樹脂のほかに、体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子が含有される。前記体積抵抗値は20℃における値である。さらに、金属酸化物粒子の金属の電気陰性度とフェライト粒子に含まれるマグネシウムの電気陰性度との差(絶対値)は0.4である。
したがって、被覆層に含まれる金属酸化物粒子は、体積抵抗値が10Ω・cm以下であり、金属酸化物粒子を構成する金属の電気陰性度が、マグネシウムの電気陰性度に対して±0.4であるものが用いられる。
ここで、本発明における電気陰性度とは、ポーリング(Pauling)の電気陰性度(1932年)により定義されるものを意味する。
金属酸化物粒子を構成する金属としては、マグネシウムの電気陰性度との差が0.4であり、金属酸化物の体積抵抗値が10Ω・cm以下となる金属であれば、特に制限されず、Mn、Al、Ti、Zn、Ga、Nb、Ta等が挙げられる。
従って、金属酸化物としては、MnO、Al、TiO、ZnO、Ga、Nb等が挙げられる。
金属酸化物粒子の金属の電気陰性度とマグネシウムの電気陰性度との差は0.3であることが好ましく、0であってもよい。
金属酸化物粒子の金属としては、Ti、Zn、Ga、及びNbが好ましく、金属酸化物としては、TiO、ZnO、Ga、及びNbが好ましい。
金属酸化物粒子は、2種以上の金属を含むものであってもよいし、2種以上の金属酸化物を用いたものでもよい。その場合、被覆層に含まれる全金属酸化物粒子中の含有率が最も多い金属が、マグネシウムの電気陰性度に対して±0.4以内の電気陰性度を有し、かつ、当該金属の金属酸化物粒子の体積抵抗値が10Ω・cm以下となればよく、マグネシウムの電気陰性度に対して±0.4を超える電気陰性度の金属を含んでいてもよい。
2種以上の金属を含む金属酸化物粒子としては、他金属がドープされた金属酸化物が挙げられる。他金属がドープされた金属酸化物は、金属酸化物の結晶格子中に他金属が導入され、金属酸化物由来の金属と、金属酸化物中に導入された他金属と、により新しい結晶格子が形成されていると考えられる。金属酸化物に他金属をドープすることにより、金属酸化物粒子の体積抵抗値が低下し易くなると考えられる。特に、4価の金属と5価の金属との組合せが挙げられ、例えば、酸化チタンにリンをドープした金属酸化物粒子が挙げられる。
金属酸化物にドープする他金属のドープ量は、金属酸化物粒子中の割合が、金属酸化物の金属よりも大きくならず、金属酸化物の体積抵抗値を10Ω・cm以下にし得る範囲であればよい。例えば、リンでドープされた酸化チタンのリンドープ量は1重量%以上20重量%以下であり、ガリウムでドープされた酸化亜鉛のガリウムドープ量は1重量%以上30重量%以下である。
また、2種以上の金属酸化物を用いた金属酸化物粒子としては、金属酸化物(コア)の表面に、体積抵抗値の低い(10Ω・cm以下)金属酸化物の層(表面層)を形成したものが挙げられる。但し、表面層に含まれる金属が、マグネシウムと電気陰性度の差(絶対値)が0.4より大きな金属であると、本発明の効果を発現しにくい。従って、表面層に含まれる金属の割合は、コアに含まれる金属よりも小さくすることが考えられる。具体的には、「コア中の金属」と「表面層中の金属」との割合(「コア中の金属」:「表面層中の金属」)を、モル比で5:1以下とすればよい。
金属酸化物粒子の製造は、制限されず、一般に、高温化での結晶化、金属イオン溶液による結晶化など、いずれの方法で製造してもよい。
また、金属酸化物粒子以外の、20℃における体積抵抗率が1×10−6Ωcm以下である無機粒子を被覆層中に分散させてもよい。前記無機粒子としては、金、銀、銅といった金属や、カーボンブラック、さらに、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、カーボンブラック等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、フェライト粒子の被覆層による被覆率は97%以上であることが好ましい。
ここで、上記被覆率は以下の方法によって測定される。
X線電子分光分析装置として、日本電(株)製 ESCA−9000MXを用い、キャリアを試料ホルダーに固定し、ESCAのチャンバー内に挿入する。チャンバーの真空度を1×10−6Pa以下とし、励起源としてはMg−Kαを用い、出力を200Wとする。以上の条件下で、磁性体粒子及びキャリアのXPSスペクトルを測定し、検出された元素のFeピーク(2p3/2)の面積強度の比から被覆率を算出する。
被覆率=F2/F1×100
(F1:磁性体粒子のFe面積強度,F2:キャリアのFe面積強度)
フェライト粒子の表面に被覆層を形成する方法としては、樹脂、及び金属酸化物粒子、並びに、必要に応じて各種添加剤を、適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液を用い、フェライト粒子に被覆する方法が挙げられる。
より具体的には、フェライト粒子を被覆層形成用溶液に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をフェライト粒子の表面に噴霧するスプレー法、ニーダーコーター中でフェライト粒子と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法などが挙げられる
<静電荷現像用現像剤>
静電荷現像用現像剤は、トナー及び既述のキャリアを含んで構成されるいわゆる二成分現像剤である。
以下、静電荷現像用現像剤を「現像剤」とも称する。
トナーは、特に制限されないが、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナーが挙げられる。
静電荷現像用現像剤は、既述のキャリアを含有することで、トナーからキャリアへの局所的な電荷注入が抑制されるため、キャリアがトナーと共に飛散し、現像されることに起因する白抜けによる画像欠陥が防止される。
また、トナーとしては、例えば、少なくとも結着樹脂の粒子、着色剤の粒子を水系分散媒中に分散する分散工程、分散した結着樹脂の粒子及び着色剤の粒子を金属イオンによって凝集させる凝集工程、次いで結着樹脂の粒子のみを追加して凝集させる追加凝集工程、及び凝集粒子を熱融着する熱融着工程を経て製造されたトナーが挙げられる。また、結着樹脂と着色剤、必要に応じて離型剤、帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法により製造されたトナー等が挙げられる。
トナーに含まれる結着樹脂としては、公知の結着樹脂が挙げられる。例えば、ポリエステル、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレンーメタクリル酸アルキル共重合体、スチレンーアクリロニトリル共重合体、スチレンー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、ポリプロピレン等が挙げられる。さらに、ポリエステル、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。
また、トナーに含まれる着色剤及び離型剤としては、公知の着色剤及び離型剤が挙げられる。
例えば、着色剤としてマグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、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リド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等が挙げられる
また、離型剤として、低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロピィシュワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等が挙げられる。
さらに、トナーには必要に応じて、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等の公知の帯電制御剤を添加してもよい。
また、トナーには、シリカ、酸化チタン、メタチタン酸、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミナ、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、酸化クロム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム等の公知の外添剤を外添させてもよい。
現像剤におけるトナーとキャリアは、例えば1:100乃至30:100(トナー:キャリア、質量比)の比率で混合する。
<静電荷現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置>
静電荷現像用現像剤カートリッジ(以下、「カートリッジ」とも称する。)は、画像形成装置に脱着され、既述の現像剤を収納したことを特徴とする。この構成にすることにより、現像剤が画像形成装置の現像手段に供給される。
画像形成装置は、静電潜像保持体と、該静電潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、既述の現像剤により該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体に該トナー像を定着する定着手段と、を備える。
また、プロセスカートリッジは、現像剤を収納すると共に、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を該現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、画像形成装置に脱着される。
プロセスカートリッジ及び画像形成装置は、上記のように、トナーからキャリアへの局所的な電荷注入が抑制される現像剤を用いるので、例えば、キャリアがトナーと共に飛散し、現像されることに起因する白抜けによる画像欠陥が防止される。
以下、図を用いて、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
図1は、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1に示す画像形成装置は、4連タンデム方式のカラー画像形成装置であり、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、画像形成装置本体に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
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に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、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色の現像剤が供給される。
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。
第1ユニット10Yは、静電潜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の表面を帯電させる帯電ローラ(帯電手段)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よって露光して静電潜像を形成する露光装置(静電潜像形成手段)3、静電潜像に帯電したトナーを供給して静電潜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)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、感光体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。
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によって感光体1Yの表面が−600V乃至−800V程度の電位に帯電される。
感光体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を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体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潜像が感光体1Yの表面に形成される。
現像装置4Y内には、イエロートナー及びキャリアを含有する現像剤(本実施形態に係る現像剤)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)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。イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き走行し、感光体1Y上に現像されたトナー像が1次転写位置へ搬送される。
感光体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1次転写バイアスが印加され、感光体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、感光体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、感光体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。
前記イエロートナーは、キャリアと共に現像剤を構成している。このため、攪拌或いは環境変化による帯電量の変化が抑制される。
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。
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の像保持面側に配置された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(被転写体)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給紙され、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。
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、感光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。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。尚、以下の実施例において、特に断らない限り、「部」及び「%」は、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味するものとする。
〔フェライト粒子の調製〕
(フェライト粒子1)
Fe(2000部)、MnO(800部)、Mg(OH)(200部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、ロータリーキルンを用いて1000℃、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1300℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て、平均粒径36μmのフェライト粒子1を調製した。
得られたフェライト粒子1のマグネシウム含有量は3質量%であり、BET比表面積は0.17m/gであった。
(フェライト粒子2)
Fe(2000部)、MnO(320部)、Mg(OH)(600部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、ロータリーキルンを用いて980℃、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6時間粉砕し、平均粒径を4.8μm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1280℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て粒径36μmのフェライト粒子2を調製した。
得られたフェライト粒子2のマグネシウム含有量は8質量%であり、BET比表面積は0.17m/gであった。
(フェライト粒子3)
Fe(2000部)、MnO(200部)、Mg(OH)(660部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、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5時間粉砕し、平均粒径を5.5μm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1250℃とし、4.5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て粒径37μmのフェライト粒子3を調製した。
得られたフェライト粒子3のマグネシウム含有量は11質量%であり、BET比表面積は0.17m/gであった。
(フェライト粒子4)
Fe(2000部)、MnO(800部)、Mg(OH)(200部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、ロータリーキルンを用いて980℃、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4.2μm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1250℃とし、4.5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て粒径36μmのフェライト粒子4を調製した。
得られたフェライト粒子4のマグネシウム含有量は8質量%であり、BET比表面積は0.25m/gであった。
(フェライト粒子5)
Fe(2000部)、MnO(800部)、Mg(OH)(200部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、ロータリーキルンを用いて980℃、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4時間粉砕し、平均粒径を5.8μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、その後、電気炉で温度1310℃とし、4.5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て粒径37μmのフェライト粒子5を調製した。
得られたフェライト粒子5のマグネシウム含有量は8質量%であり、BET比表面積は0.14m/gであった。
(フェライト粒子6)
Fe(2000部)、MnO(1000部)、Mg(OH)(80部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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1000℃、7時間の仮焼成を行った。こうして得られた仮焼成物を、湿式ボールミルで4時間粉砕し、平均粒径を5.4μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、その後、電気炉で温度1310℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て粒径37μmのフェライト粒子6調製した。
得られたフェライト粒子6のマグネシウム含有量は1質量%であり、BET比表面積は0.17m/gであった。
(フェライト粒子7)
Fe(2000部)、MnO(20部)、Mg(OH)(760部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、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6時間粉砕し、平均粒径を5.2μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、その後、電気炉で温度1250℃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36μmのフェライト粒子7を調製した。
得られたフェライト粒子7のマグネシウム含有量は13質量%であり、BET比表面積は0.18m/gであった。
(フェライト粒子8)
Fe(2000部)、MnO(320部)、Mg(OH)(600部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、ロータリーキルンを用いて980℃、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6μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、その後、電気炉で温度1250℃とし、9時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て粒径36μmのフェライト粒子8を調製した。
得られたフェライト粒子8のマグネシウム含有量は8質量%であり、BET比表面積は0.08m/gであった。
(フェライト粒子9)
Fe(2000部)、MnO(320部)、Mg(OH)(600部)、及びSrCO(20部)を混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕した。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℃、7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、その後、ロータリーキルンを用いて980℃、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8時間粉砕し、平均粒径を4μmとした後、更にスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、その後、電気炉で温度1240℃とし、5時間の焼成を行った。解砕工程、分級工程を経て粒径36μmのフェライト粒子9を調製した。
得られたフェライト粒子9のマグネシウム含有量は8質量%であり、BET比表面積は0.30m/gであった。
〔コート液(被覆層形成用溶液)の調製〕
(金属酸化物粒子1)
三塩化リンを、2N塩酸に溶解させた。次に、四塩化チタン水溶液に、三塩化リンの塩酸溶液を加え、攪拌し、更に水酸化ナトリウムを加えて沈殿させた。次に、0.5N塩酸にて、沈殿物を洗浄し、ろ過して精製した。得られた沈殿物を乾燥した後、電気炉にて1000℃、酸素濃度5%にて1時間の焼成を行った。焼成後、粉砕機を用いて解砕および粉砕し、リンがドープされた酸化チタン(ドープ量5重量%)の金属酸化物粒子1を得た。
得られた金属酸化物粒子1は、体積抵抗値が10Ωcm、BET比表面積が50m/gであった。
(コート液1)
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体
〔80:20モル比、重量平均分子量4万〕 38部
・前記金属酸化物粒子1 15部
・トルエン 340部
・イソプロピルアルコール 85部
上記成分と、ガラスビーズ〔粒径:1mm、トルエンと同量〕とを、関西ペイント(株)社製サンドミルに投入し、回転速度1,200rpmで30分間撹拌し、固形分12%のコート液1を調製した。
(コート液2)
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体
〔80:20モル比、重量平均分子量4万〕 35部
・パゼットGK〔ハクスイテック社製;金属酸化物粒子〕 20部
・トルエン 360部
・イソプロピルアルコール 90部
上記成分と、ガラスビーズ〔粒径:1mm、トルエンと同量〕とを関西ペイント(株)社製サンドミルに投入し、回転速度1,200rpmで30分間撹拌し、固形分12%のコート液2を調製した。
(コート液3)
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体
〔80:20モル比、重量平均分子量4万〕 35部
・酸化スズ(IV)〔金属酸化物粒子〕 20部
・トルエン 360部
・イソプロピルアルコール 90部
上記成分と、ガラスビーズ〔粒径:1mm、トルエンと同量〕とを関西ペイント(株)社製サンドミルに投入し、回転速度1,200rpmで30分間撹拌し、固形分12%のコート液3を調製した。
(コート液4)
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体
〔80:20モル比、重量平均分子量4万〕 35部
・Nb〔純正化学社製;金属酸化物粒子〕 20部
・トルエン 360部
・イソプロピルアルコール 90部
予め、被覆率40%になるようにNb表面にシクロヘキシルジメトキシシランを被覆する処理をした。その後、上記成分(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、被覆処理されたNb、トルエン、及びイソプロピルアルコール)と、ガラスビーズ〔粒径:1mm、トルエンと同量〕とを関西ペイント(株)社製サンドミルに投入し、回転速度1,200rpmで30分間撹拌し、固形分12%のコート液4を調製した。
(コート液5)
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体
〔80:20モル比、重量平均分子量4万〕 35部
・STT65CS〔チタン工業社製;金属酸化物粒子〕 20部
・トルエン 360部
・イソプロピルアルコール 90部
上記成分と、ガラスビーズ〔粒径:1mm、トルエンと同量〕とを関西ペイント(株)社製サンドミルに投入し、回転速度1,200rpmで30分間撹拌し、固形分12%のコート液5を調製した。
〔キャリアの作製〕
(キャリア1)
真空脱気型5Lニーダーにフェライト粒子1を2000部入れ、更にコート液1を470部入れ、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、攪拌し乾燥させて、被覆層を備えたフェライト粒子を得た。さらに、75μメッシュの篩分網で篩分を行い、キャリア1を得た。
(キャリア2)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子2に代えたほかは同様にしてキャリア2を作製した。
(キャリア3)
キャリア2の作製において、コート液1をコート液2に代えた他は同様にしてキャリア3を作製した。
(キャリア4)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子3に代えたほかは同様にしてキャリア4を作製した。
(キャリア5)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子4に代えたほかは同様にしてキャリア5を作製した。
(キャリア6)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子5に代えたほかは同様にしてキャリア6を作製した。
(キャリア7)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子6に代えたほかは同様にしてキャリア7を作製した。
(キャリア8)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子7に代えたほかは同様にしてキャリア8を作製した。
(キャリア9)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子8に代えたほかは同様にしてキャリア9を作製した。
(キャリア10)
キャリア1の作製において、フェライト粒子1をフェライト粒子9に代えたほかは同様にしてキャリア10を作製した。
(キャリア11)
キャリア1の作製において、コート液1をコート液3に代えたほかは同様にしてキャリア11を作製した。
(キャリア12)
キャリア2の作製において、コート液1をコート液4に代えた他は同様にしてキャリア12を作製した。
(キャリア13)
キャリア2の作製において、コート液1をコート液5に代えた他は同様にしてキャリア13を作製した。
〔トナーの作製〕
(着色剤分散液1)
・シアン顔料:銅フタロシアニンB15:3〔大日精化社製〕 50部
・アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC〔第一工業製薬社製〕 5部
・イオン交換水 200部
上記を混合し、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。堀場製作所社製粒度測定器LA−700にて体積平均粒径を測定したところ、160nmであった。
(離型剤分散液1)
・パラフィンワックス:HNP−9〔日本精鑞社製〕 19部
・アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC〔第一工業製薬社製〕 1部
・イオン交換水 80部
上記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。得られ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。得られた離型剤分散液1について、堀場製作所社製粒度測定器LA−700にて体積平均粒径を測定したところ、240nmであった。
(樹脂分散液1)
−油層成分−
・スチレン〔和光純薬工業(株)製〕 30部
アクリル酸n−ブチル〔和光純薬工業(株)製〕 10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部
ドデカンチオール〔和光純薬(株)製〕 0.4部
−水層成分1−
・イオン交換水 17部
・アニオン性界面活性剤〔ダウファックス、ダウケミカル社製〕 0.4部
−水層成分2−
・イオン交換水 40部
・アニオン性界面活性剤〔ダウファックス、ダウケミカル社製〕 0.05部
・ペルオキソ二硫酸アンモニウム〔和光純薬工業(株)製〕 0.4部
上記油層成分と水層成分1とをフラスコに入れて攪拌混合し、予め単量体乳化分散液を調製した。別途、反応容器に上記水層成分2を投入し、反応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、予め調製しておいた前記単量体乳化分散液を、3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後、更に75℃で重合を継続し、3時間後に重合を終了させ、樹脂粒子を得た。
レーザー回析式粒度分布測定装置LA−700(株)堀場製作所製)で、得られた樹脂粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ、250nmであった。また、示差走査熱量計(DSC−50島津製作所製)を用いて、昇温速度10℃/分で樹脂粒子のガラス転移温度を測定したところ、53℃であった。さらに、分子量測定器(HLC−8020東ソー社製)を用い、THFを溶媒として、樹脂粒子の数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ、13,000であった。
これにより体積平均粒径250nm、固形分42%、ガラス転移温度52℃、数平均分子量Mnが13,000の樹脂粒子分散液1を得た。
(トナー1)
・樹脂粒子分散液1 150部
・着色剤粒子分散液1 30部
・離型剤粒子分散液1 40部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4部
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て混合、分散した後、加熱用オイルバスでステンレス製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、再度樹脂粒子分散液1を緩やかに70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ステンレス製フラスコ内の系内のpHを6.0 に調整した。その後、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℃/分として冷却し、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。
濾過物(固体)を、さらに40℃のイオン交換水3Lに再分散し、15分間300rpmで攪拌し、洗浄した。洗浄後、再度濾過により固液分離をした。かかる濾過物(固体)40℃のイオン交換水で再分散し、攪拌・洗浄して濾過する洗浄操作をさらに5回繰り返し、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母粒子を得た。
得られたトナー母粒子に、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)粒子を、着色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を作製した。
<実施例1>
Docu Centre Color400 改造機に、キャリア1とトナー1が100:6重量比になるように混合した現像剤を、Cyan現像剤用現像機とBlack現像剤用現像機に仕込み、30℃、88%RHの環境下で、A3の用紙を用いて25cm×18cmのベタ画像を1枚印刷した。このとき印刷された画像を「画像1」とした。次に、明朝12ポイントの「あ」(10文字×10行)を、1000枚印刷した後、更に25cm×18cmのベタ画像を1枚印刷した。このとき印刷された画像を「画像2」とした。
(画像ムラ評価)
得られた画像1と画像2とを目視観察し、画像1との対比における画像2の外観を下記基準にて評価した。
◎・・・・濃度ムラが確認できない
○・・・・僅かに濃度ムラが認められる
△・・・・若干の濃度ムラがある
×・・・・濃度ムラがある
××・・・明らかに画像が薄い
(白抜け評価)
得られた画像2を目視観察し、画像2に白抜け(トナーが付着しているべき画像中に、トナーが付着していない部分がある状態)がある場所を数え、下記基準により評価した。
◎・・・・白抜けが確認できない
○・・・・A3あたり10個以内の白抜けが確認された
△・・・・A3あたり10個を超え50個以内の白抜けが確認された
×・・・・A3あたり50個を超え100個以内の白抜けが確認された
××・・・A3あたり100個を超える白抜けが確認された
<実施例2>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア2を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<実施例3>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア3を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<実施例4>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア4を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<実施例5>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア5を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<実施例6>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア6を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<実施例7>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア9を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<実施例8>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア10を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<実施例9>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア12を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<比較例1>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア7を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<比較例2>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア8を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<比較例3>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア11を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
<比較例4>
実施例1において、キャリア1の代わりにキャリア13を用いた以外は、実施例1と同様に評価を行った。その結果を表1に示す。
なお、表1中、金属酸化物粒子の種類欄における「TiO/P」はリンでドープされた酸化チタン粒子を表し、「ZnO/Ga」はガリウムでドープされた酸化亜鉛粒子を表す。
また、金属酸化物粒子の種類欄における「対象金属」は、金属酸化物粒子を構成する金属の中で最も割合の大きい金属であって、マグネシウムとの電気陰性度の差を算出する対象となる金属を表し、「電気陰性度」は、当該対象金属の電気陰性度を表す。
上記表1から、実施例は、比較例に比べ、画像ムラがなく、白抜けも抑制されたことがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体)
2Y、2M、2C、2K 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K 感光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 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(転写手段)
28 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置

Claims (6)

  1. マグネシウムを3.0質量%以上12.0質量%以下含有するフェライト粒子と、
    前記フェライト粒子を被覆し、樹脂及び体積抵抗値が10Ω・cm以下である金属酸化物粒子を含有する被覆層と、
    を含み、
    前記金属酸化物粒子の金属の電気陰性度と前記マグネシウムの電気陰性度との差(絶対値)が0.4以下である静電荷現像用キャリア。
  2. 前記フェライト粒子のBET比表面積が0.13m/g以上0.28m/g以下である請求項1に記載の静電荷現像用キャリア。
  3. トナーと、請求項1又は請求項2に記載の静電荷現像用キャリアと、を含有する静電荷現像用現像剤。
  4. 画像形成装置に脱着され、請求項3に記載の静電荷現像用現像剤を収納した静電荷現像用現像剤カートリッジ。
  5. 請求項3に記載の静電荷現像用現像剤を収納すると共に、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を該現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
  6. 静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、請求項3に記載の静電荷現像用現像剤により該静電潜像を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、前記記録媒体に該トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置。
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