JP7673486B2 - 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 - Google Patents
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Description
<1> 結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤。
<2> 前記比B/Aが、1.040以上1.080以下である<1>に記載の静電荷像現像剤。
<3> 前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上70nm以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像剤。
<4> 前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm以上1.2μm以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<5> 前記トナーが、外添剤を含み、前記無機粒子が、前記外添剤と同じ帯電極性を有する粒子である<1>乃至<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<6> 前記無機粒子が、無機酸化物粒子である<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<7> 前記無機粒子が、シリカ粒子であり、X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%超20atomic%未満である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<8> 前記珪素元素濃度が、5atomic%超20atomic%未満である<7>に記載の静電荷像現像剤。
<9> 前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下である<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<10> 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万未満である<1>乃至<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<11> 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万未満である<10>に記載の静電荷像現像剤。
<12> 前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm以上1.2μm以下である<1>乃至<11>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<13> <1>乃至<12>のいずれか1つ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。
<14> 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>乃至<12>のいずれか1つ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。
<15> 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>乃至<12>のいずれか1つ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。
<2>に係る発明によれば、前記比B/Aが、1.040未満又は1.080超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより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、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm未満又は70nm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより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、前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm未満又は1.2μm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより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、前記無機粒子が、前記外添剤と異なる帯電極性を有する粒子である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<7>に係る発明によれば、前記無機粒子が、シリカ粒子であり、X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%以下又は20atomic%以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより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、前記珪素元素濃度が、5atomic%以下又は20atomic%以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<9>に係る発明によれば、前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%未満又は60質量%超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<10>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<11>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万以上である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<12>に係る発明によれば、前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm未満又は1.2μm超である場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下をより抑制する静電荷像現像剤が提供される。
<13>乃至<15>に係る発明によれば、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子及び磁性粒子を被覆し無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、無機粒子の算術平均粒径が5nm以上90nm以下であり、樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であるキャリアと、を有する静電荷像現像剤において、キャリアの表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020未満又は1.100超えである場合に比べ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下を抑制するプロセスカートリッジ、画像形成装置又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有する。
本実施形態に係る静電荷像現像剤を用いると、上記態様であることから、トナーとキャリアとが多くは点で接触することとなり、キャリア表面にトナー表面の離型剤が付着する面積を低減することがき、表面の離型剤露出量が多いトナーであっても適度な摩擦帯電を付与することができ、低画像密度の画像を連続して形成したときに生じる、画像濃度低下を抑制する(以下、「画像濃度変化抑制性」ともいう。)と推定している。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアを有する。
本実施形態に用いられるキャリアは、キャリア表面を3次元解析した時の平面視面積Aと表面積Bとの比B/Aが、1.020以上1.100以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、1.040以上1.080以下であることが好ましく、1.040以上1.070以下であることがより好ましい。
キャリアの表面を3次元解析する装置として、二次電子検出器を4つ有する走査電子顕微鏡(例えば、株式会社エリオニクス製、電子線3次元粗さ解析装置ERA-8900FE)を用い、下記のとおり解析を行う。
キャリア1粒子の表面を5,000倍に拡大する。測定点の間隔を0.06μmとし、測定点を長辺方向に400点、短辺方向に300点とり、24μm×18μmの領域を測定して、3次元画像データを得る。
3次元画像データに対し、スプラインフィルタ(スプライン関数を用いる周波数選択フィルタ)のリミット波長を12μmに設定して周期12μm以上の波長を除去し、これによって、キャリア表面のうねり成分を除去し、粗さ成分を抽出し、粗さ曲線を得る。
さらに、ガウシアンハイパスフィルタ(ガウス関数を用いる周波数選択フィルタ)のカットオフ値を2.0μmに設定して周期2.0μm以上の波長を除去し、これによって、スプラインフィルタ処理後の粗さ曲線から、キャリア表面に露出した磁性粒子の凸部に相当する波長を除去し、周期2.0μm以上の波長成分が除かれた粗さ曲線を得る。
フィルタ処理後の3次元粗さ曲線データから、中央部12μm×12μmの領域(平面視面積A=144μm2)の表面積B(μm2)を求め、比B/Aを求める。キャリア100個についてそれぞれ比B/Aを求め、算術平均する。
本実施形態に用いられるキャリアは、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆する樹脂被覆層を有する。
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。
本実施形態における磁性粒子、及び、キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)により測定される値とする。具体的には、測定装置により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、小粒径側から体積累積分布を引いて累積50%となる粒子径を体積平均粒径とする。
また、磁性粒子をキャリアから分離する方法としては、有機溶媒により樹脂被覆層を溶解させ、磁性粒子を分離する方法が好適に挙げられる。また、BET比表面積の測定にて後述した方法も好適に挙げられる。
磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaは、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)で磁性粒子を観察し、カットオフ値0.08mmにて粗さ曲線を得て、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ10μmを抜き出して求める。磁性粒子100個のRaを算術平均する。
磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cm2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20cm2の電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーター及び高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、相対湿度50%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-I0)/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)、I0は印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは層の厚み(cm)をそれぞれ表す。係数20は、電極板の面積(cm2)を表す。
本実施形態に用いられるキャリアは、磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下である。
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製する。キャリア断面を走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置に取り込み画像解析を行う。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とする。また、キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とする。
これらの中でも、画像濃度変化抑制性の観点から、無機酸化物粒子であることが好ましく、シリカ粒子であることがより好ましい。
樹脂被覆層に含まれるシリカ粒子の含有量は、画像濃度変化抑制性の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、15質量%以上55質量%以下がより好ましく、20質量%以上50質量%以下が更に好ましい。
キャリアを試料にして、下記の条件でX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)で分析し、各元素のピーク強度から珪素元素濃度(atomic%)を求める。
・XPS装置:アルバック・ファイ社製、VersaProbeII
・エッチング銃:アルゴン銃
・加速電圧:5kV
・エミッション電流:20mA
・スパッタ領域:2mm×2mm
・スパッタレート:3nm/min(SiO2換算)
中でも、樹脂被覆層を構成する樹脂は、帯電性、外添剤付着制御性、及び、画像濃度変化抑制性の観点から、アクリル樹脂を含むことが好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、50質量%以上含むことがより好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、80質量%以上含むことが特に好ましい。
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)アクリレートに由来するモノマー単位の含有量は、脂環構造を有するアクリル樹脂の全質量に対して、75質量%以上100質量%以下が好ましく、85質量%以上100質量%以下がより好ましく、95質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
湿式製法において用いられる樹脂被覆層形成用樹脂液は、樹脂、無機粒子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、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。
例えば、ニーダーコーター法を複数回(例えば2回)繰り返して段階的に樹脂被覆層を形成する製造方法において、最後のニーダーコーター工程において、被覆対象粒子と樹脂被覆層形成用樹脂液との混合時間を調整し、比B/Aを制御する。最後のニーダーコーター工程の混合時間を長くするほど、比B/Aは小さくなる傾向がある。
ほかに例えば、ニーダーコーター法で製造した樹脂被覆型キャリア表面に、無機粒子を含む液体組成物(樹脂を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。)をスプレー法で付与する製造方法において、液体組成物に含まれる無機粒子の粒径及び含有量、又は、樹脂被覆型キャリアに対する液体組成物の付与量を調整し、比B/Aを制御する。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂被覆層を除いた磁性粒子とを用意する。キャリアから樹脂被覆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被覆層を除去する方法、800℃程度の加熱により樹脂成分を消失させて樹脂被覆層を除去する方法などが挙げられる。キャリアと磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSにより試料表面のFe濃度(atomic%)を定量し、(キャリアのFe濃度)÷(磁性粒子のFe濃度)×100を算出し、磁性粒子の露出面積率(%)とする。
本実施形態に用いられるトナーは、結着樹脂及び離型剤を含み、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーである。
また、本実施形態に用いられるトナーは、トナー粒子と、外添剤と、を含むことが好ましい。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、離型剤と、必要に応じて、着色剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本実施形態に用いられるトナー粒子は、結着樹脂及び離型剤を含み、離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子である。
離型剤の露出率(トナー粒子の表面における離型剤の露出率)は、15%以上30%以下であり、画像濃度変化抑制性の観点から、18%以上30%以下であることが好ましく、20%以上28%以下であることがより好ましく、21%以上27%以下であることが特に好ましい。
XPS測定装置としては、日本電子(株)製、JPS-9000MXを使用し、測定は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を30mAとする。ここで、C1sスペクトルのピーク分離法によってトナー表面の離型剤量を定量する。ピーク分離法は、測定されたC1sスペクトルを、最小二乗法によるカーブフィッティングを用いて各成分に分離する。分離されたピークのうち、離型剤に由来するピーク面積及び組成比より露出率を算出する。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナー粒子の作製に用いた離型剤、結着樹脂を単独に測定して得られたC1sスペクトルを用いる。
測定対象となるトナー粒子が外添トナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤の混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去とトナー粒子の乾燥および回収後に測定を行う。なお、外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、樹脂粒子と離型剤粒子分散液と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。
本実施形態に用いられるトナーは、外添剤を含むことが好ましい。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
中でも、画像濃度変化抑制性の観点から、シリカ粒子を含むことが好ましい。
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質量部以下である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
-着色剤粒子分散液1の調製-
シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3(大日精化工業(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)5質量部
イオン交換水:200質量部
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%の着色剤粒子分散液1を得た。(株)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。
パラフィンワックス:HNP-9(日本精鑞(株)製):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(株)製):1質量部
イオン交換水:80質量部
上記を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分、撹拌を行った。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、離型剤粒子分散液1を得た。(株)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。
〔油層〕
スチレン(富士フイルム和光純薬(株)製):30質量部
アクリル酸n-ブチル(富士フイルム和光純薬(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(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
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、ダウケミカル社製):0.4質量部
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、ダウケミカル社製):0.05質量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
得られた樹脂粒子は、レーザー回析式粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)で樹脂粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ250nmであり、示差走査熱量計(DSC-50、(株)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点を測定したところ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%、ガラス転移点52℃、数平均分子量Mnが13,000の樹脂粒子分散液を得た。
樹脂粒子分散液:150質量部
着色剤粒子分散液:30質量部
離型剤粒子分散液: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十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに上記と同じ樹脂粒子分散液を50質量部、及び、離型剤粒子分散液を20質量部緩やかに追加した。
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、撹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、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これを更に40℃のイオン交換水3,000質量部を用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌及び洗浄した。この洗浄操作を更に5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過により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。
トナー母粒子の体積平均粒径D50vをコールターカウンターで測定したところ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。またトナーのガラス転移点は52℃であった。更に、このトナーに、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平均一次粒径40nmのシリカ(SiO2)粒子と、メタチタン酸とイソブチルトリメトキシシランの反応生成物である平均一次粒径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を作製した。
48℃で80分保持した後に追加する樹脂粒子分散液の量と離型剤粒子分散液の量とを、下記の通り変更した以外はトナー1と同様にして、トナー2からトナー6をそれぞれ作製した。
トナー2:樹脂粒子分散液45質量部、離型剤粒子分散液25質量部
トナー3:樹脂粒子分散液55質量部、離型剤粒子分散液15質量部
トナー4:樹脂粒子分散液60質量部、離型剤粒子分散液10質量部
トナー5:樹脂粒子分散液35質量部、離型剤粒子分散液35質量部
トナー1の作製に用いた樹脂粒子分散液を乾燥させて得たポリエステル樹脂粉末850部と、シアン顔料(銅フタロシアニン、C.I.Pigment Blue15:3、大日精化工業(株)製)75部、パラフィンワックス:HNP-9(日本精蝋(株)製)80部とを、5Lヘンシェルミキサー((株)三井三池製作所製)で十分に混合撹拌し、TEM18型スクリュー押出機(東芝機械(株)製)で溶融混練して得られた混練物を圧延冷却した後、流動層型粉砕機AFG200(ホソカワミクロン(株)製)にて粉砕し、次いで、慣性式分級機ELB3((株)マツボー製)にて分級してトナー7を作製した。
Fe2O3を1,318質量部、Mn(OH)2を586質量部、Mg(OH)2を96質量部、SrCO3を1質量部混合し、分散剤、水とメディア径1mmのジルコニアビーズを加え、サンドミルで解砕混合した。ジルコニアビーズをろ過、乾燥後、更にロータリーキルンで20rpm、900℃の条件で混合酸化物とした。次に、分散剤、水を加え、更にポリビニルアルコールを6.6質量部加え、湿式ボールミルで体積平均粒径は1.2μmになるまで粉砕を行った。次に、スプレードライヤーで乾燥粒径が32μmになるように造粒、乾燥させた。更に、電気炉で温度1220℃、酸素濃度1%の酸素窒素混合雰囲気のもとで5時間の焼成を行った。得られた粒子を解砕工程、分級工程を経た後、ロータリーキルンで15rpm、900℃の条件で2時間加熱し、同様に分級工程を経て磁性粒子1を得た。磁性粒子1の体積平均粒径は30μmで、BET比表面積は0.20m2/gであった。
〔無機粒子1〕
市販品の親水性シリカ粒子(フュームドシリカ粒子、表面処理なし、体積平均粒径40nm)を用意し、これを無機粒子1とした。
撹拌機、滴下ノズル及び温度計を備えたガラス製反応容器にメタノール890部、9.8%アンモニア水210部を投入して混合し、アルカリ触媒溶液を得た。アルカリ触媒溶液を45℃に調整した後、攪拌しながら、テトラメトキシシラン550部と7.6%アンモニア水140部とを同時に450分間かけて滴下し、シリカ粒子分散液(A)を得た。シリカ粒子分散液(A)中のシリカ粒子は、体積平均粒径4nm、体積粒度分布指標(体積基準の粒度分布において小径側から累積16%となる粒径D16vと累積84%となる粒径D84vとの比の平方根(D84v/D16v)1/2)1.2であった。
シリカ粒子分散液(A)300部を撹拌機付きオートクレーブに投入し、撹拌機を回転速度100rpmで回転させた。撹拌機の回転を続けながら、二酸化炭素ボンベからポンプを介してオートクレーブ内に液化二酸化炭素を注入し、オートクレーブ内をヒーターで昇温しながらポンプで昇圧し、オートクレーブ内を150℃且つ15MPaの超臨界状態とした。圧力弁を操作してオートクレーブ内を15MPaに保ちながら超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液(A)からメタノール及び水を除去した。オートクレーブ内に供給した二酸化炭素量が900部となった時点で二酸化炭素の供給を停止し、シリカ粒子の粉体を得た。
ヒーター及びポンプによりオートクレーブ内を150℃且つ15MPaに保って二酸化炭素の超臨界状態を維持した状態で、オートクレーブの撹拌機の回転を続けながら、シリカ粒子100部に対してヘキサメチルジシラザン50部をエントレーナーポンプによってオートクレーブ内に注入し、オートクレーブ内を180℃に昇温し20分間反応させた。次いで、オートクレーブ内に再度、超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰のヘキサメチルジシラザンを除去した。次いで、攪拌を停止し、圧力弁を開けてオートクレーブ内の圧力を大気圧まで開放し温度を室温(25℃)まで下げた。こうして、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理された無機粒子2を得た。無機粒子2は、体積平均粒径が4nmであった。
無機粒子2の作製と同様にして、ただし、シリカ粒子分散液(A)を作製する際のテトラメトキシシラン及び7.6%アンモニア水の滴下量を増やしてシリカ粒子分散液中のシリカ粒子の体積平均粒径を6nmに変更し、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理された無機粒子3を得た。無機粒子3は、体積平均粒径が7nmであった。
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径12nm)を用意し、これを無機粒子4とした。
市販品の親水性シリカ粒子(フュームドシリカ粒子、表面処理なし、体積平均粒径62nm)を用意し、これを無機粒子5とした。
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径88nm)を用意し、これを無機粒子6とした。
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径93nm)を用意し、これを無機粒子7とした。
市販品の炭酸カルシウム粒子(体積平均粒径20nm)を用意し、これを無機粒子8とした。
市販品の炭酸バリウム粒子(体積平均粒径20nm)を用意し、これを無機粒子9とした。
市販品の硫酸バリウム粒子(体積平均粒径30nm)を用意し、これを無機粒子10とした。
〔コート剤(1)〕
・パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体(質量基準の重合比30:70、重量平均分子量19,000):9.0部
・ポリシクロヘキシルメタクリレート(重量平均分子量20万):9部
・カーボンブラック(キャボット社製、VXC72):0.5部
・無機粒子1:20部
・トルエン:250部
・イソプロピルアルコール:50部
上記の材料とガラスビーズ(直径1mm、トルエンと同量)とをサンドミルに投入し、回転速度190rpmで30分間撹拌し、固形分11%のコート剤(1)を得た。
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1を無機粒子2乃至7のいずれかに変更して、コート剤(2)乃至(7)をそれぞれ得た。
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1の添加量を下記のとおり変更して、コート剤(8)乃至(11)をそれぞれ得た。
・コート剤(8):無機粒子1を10部
・コート剤(9):無機粒子1を12部
・コート剤(10):無機粒子1を30部
・コート剤(11):無機粒子1を40部
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、無機粒子1を無機粒子8乃至10のいずれかに変更して、コート剤(12)乃至(14)をそれぞれ得た。
コート剤(1)の作製と同様にして、ただし、パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体とポリシクロヘキシルメタクリレートの添加量を下記の通り変更して、コート剤(15)乃至(17)をそれぞれ得た。
・コート剤(15):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を11部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを5部
・コート剤(16):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を6部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを14部
・コート剤(17):パーフルオロプロピルエチルメタクリレート・メチルメタクリレート共重合体を1.5部、ポリシクロヘキシルメタクリレートを19部
<樹脂被覆型キャリアの作製>
-キャリア1の作製-
磁性粒子1,000部とコート剤(1)125部とをニーダーに投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
乾燥物を室温(25℃)まで冷却し、コート剤(1)125部を追加投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
次いで、乾燥物をニーダーから取り出し、目開き75μmのメッシュで篩い粗粉を除去して、キャリア1を得た。
表1に記載のコート剤、その量及び混合時間に変更した以外は、キャリア1の作製と同様にして、キャリア2乃至31をそれぞれ得た。
表1に記載のキャリアと、表1に記載のトナーとを、キャリア:トナー=100:10(質量比)の混合比でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、現像剤1乃至26をそれぞれ得た。
離型剤の露出率は、XPS(X線光電子分光)測定により求めた。具体的には、XPS測定装置としては、日本電子(株)製、JPS-9000MXを使用し、測定は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を30mAとした。ここで、C1sスペクトルのピーク分離法によってトナー表面の離型剤量を定量した。ピーク分離法は、測定されたC1sスペクトルを、最小二乗法によるカーブフィッティングを用いて各成分に分離した。分離されたピークのうち、離型剤に由来するピーク面積及び組成比より露出率を算出した。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナー粒子の作製に用いた離型剤、結着樹脂を単独に測定して得られたC1sスペクトルを用いた。
測定対象となるトナー粒子が外添トナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤との混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去とトナー粒子の乾燥及び回収後に測定を行った。なお、外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製した。キャリア断面を走査透過電子顕微鏡((株)日立製作所製、S-4100)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置((株)ニレコ製、ルーゼックスAP)に取り込み、画像解析を行った。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とした。
上記SEM画像を画像処理解析装置((株)ニレコ製、ルーゼックスAP)に取り込み、画像解析を行った。キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とした。
キャリアの表面を3次元解析する装置として、(株)エリオニクス製の電子線3次元粗さ解析装置ERA-8900FEを用いた。ERA-8900FEによるキャリアの表面解析は、具体的には下記のとおり行った。
キャリア1粒子の表面を5,000倍に拡大し、測定点を長辺方向に400点、短辺方向に300点とり3次元測定を実施し、24μm×18μmの領域について3次元画像データを得た。3次元画像データに対し、スプラインフィルタのリミット波長を12μmに設定して周期12μm以上の波長を除去し、さらに、ガウシアンハイパスフィルタのカットオフ値を2.0μmに設定して周期2.0μm以上の波長を除去し、3次元粗さ曲線データを得た。3次元粗さ曲線データから、中央部12μm×12μmの領域(平面視面積A=144μm2)の表面積B(μm2)を求め、比B/Aを求めた。キャリア100個についてそれぞれ比B/Aを求め、算術平均した。
キャリアを試料にして、下記の条件でX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)で分析し、各元素のピーク強度から珪素元素濃度(atomic%)を求めた。
・XPS装置:アルバック・ファイ社製、VersaProbeII
・エッチング銃:アルゴン銃
・加速電圧:5kV
・エミッション電流:20mA
・スパッタ領域:2mm×2mm
・スパッタレート:3nm/min(SiO2換算)
現像剤から16mメッシュでキャリアを分離した。分離したキャリアを、例えば、トルエンによりコート層を溶解し磁性粒子を取り出した。溶剤は、コート樹脂に合わせて任意に変更した。溶解の差異は、溶剤に合わせて、加温、超音波付与など用いた。
磁性粒子の体積平均粒径は、レーザー解説粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)にて測定した。
得られた現像剤の濃度差を求めた。前記濃度差が、小さいほど濃度変化抑制性に優れる。
富士ゼロックス(株)製DocuCenter Color400改造機を室内温度10℃、相対湿度15%の低温度低湿環境下で、A4サイズのエンボス紙(特種東海製紙株式会社、レザック66)に、エリアキャバレッジ5%のテストチャートを50,000枚印刷し、1,000枚目と50.000枚目の画像濃度差を、分光測色計(X-Rite Ci62、X-Rite社製)を用いて、画像中の任意の3カ所のL*値、a*値及びb*値を測定し、下記の式に基づき色差ΔEを算出し、色差ΔEを下記のとおり分類し、評価した。
A:色差ΔEが1以下で問題なし。
B:色差ΔEが1超、2以下。色さはわずかで問題なし
C:色差ΔEが2超、3以下。濃度差はあるが許容できる。
D:色差ΔEが3超、5以下。濃度差はあるが許容できる。
E:色差ΔEが5超。問題あり。
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)
Claims (14)
- 結着樹脂、及び、離型剤を含み、前記離型剤の露出率が15%以上30%以下のトナー粒子を有するトナーと、
磁性粒子、及び、前記磁性粒子を被覆し、かつ無機粒子を含む樹脂被覆層を有し、前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上90nm以下であり、前記樹脂被覆層の平均厚さが0.6μm以上1.4μm以下であり、キャリア表面の微細な凹凸構造表面粗さを3次元解析したとき、解析領域の平面視面積Aと凹凸表面積Bとの比B/Aが1.020以上1.100以下であるキャリアと、を有し、
前記無機粒子が、シリカ粒子である
静電荷像現像剤。 - 前記比B/Aが、1.040以上1.080以下である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
- 前記無機粒子の算術平均粒径が、5nm以上70nm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。
- 前記樹脂被覆層の平均厚さが、0.8μm以上1.2μm以下である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記トナーが、外添剤を含み、
前記無機粒子が、前記外添剤と同じ帯電極性を有する粒子である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。 - X線光電子分光法により求めた前記キャリア表面の珪素元素濃度が、2atomic%超20atomic%未満である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記珪素元素濃度が、5atomic%超20atomic%未満である請求項6に記載の静電荷像現像剤。
- 前記無機粒子の含有量が、前記樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下である請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、30万未満である請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量が、25万未満である請求項9に記載の静電荷像現像剤。
- 前記磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaが、0.3μm以上1.2μm以下である請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 請求項1乃至請求項11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。 - 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乃至請求項11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。 - 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乃至請求項11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。
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