JP2006184699A - 二成分系現像剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】高速電子写真システムにおいて、現像スリーブと感光体を順方向回転させて現像する方式においても白抜けなどの画像欠陥がなく、高画像濃度で、ドット再現性に優れ、耐久安定性の高い二成分系現像剤を提供する。
【解決手段】画像形成装置のプロセススピード(mm/秒)が、30以上300以下である電子写真システムにおいて、トナーは、酸価が5〜30mgKOH/gであるポリエステル樹脂を含有し、さらに着色剤、及び離型剤を含み、トナーの平均円形度が0.965以上1.000以下であって、キャリアは、バインダー樹脂及び磁性金属酸化物粒子とからなる磁性体分散型粒子であるコア粒子と磁性キャリアコア粒子表面に設けられた樹脂被覆層とを有する磁性樹脂コートキャリアであって、磁気ブラシの状態で200乃至25000V/cmの電界下における動的電気抵抗が1×107〜1×1012Ωcmの範囲であること。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法に用いられる樹脂コートキャリア、この樹脂コートキャリアとトナーとを有する二成分系現像剤に関するものである。
従来、プリンターや複写機等の電子写真法を用いた画像形成装置において、画質、耐久性及び高速対応性の観点からトナー及び磁性キャリアを含有する二成分系現像剤が好適に用いられている。このような二成分系現像剤を現像する方法としては、十分な画像濃度を確保し、細線再現性を高めるために感光体に現像剤の磁気ブラシを接触させ、感光体の周速に対して現像スリーブの周速を速くし、交番電界と直流電界を重畳して現像する方法が用いられる。
一方、近年の電子写真業界においては、フルカラー化、システム化、デジタル化が進むと共に、出力画像の高画質化、高速化、高安定化の要求が高まっており、複写機、各種プリンターの軽印刷市場への進出が期待されている。複写機や各種プリンターで一般的に用いられている電子写真方式で、印刷市場にわって入っていくためには、長期間、高速プロセス出力時においても、高画質化、高安定化が求められている。
このような接触二成分現像方法に用いられるトナーとしては、高画質達成のために転写効率を上げることが必要とされ、これまでに、円形度を高めたトナーが数多く提案されている(例えば、特許文献1参照)。
さらに、高速プロセスにて長期安定化を達成するトナーとして、トナー表面に微粒子を固着させ、且つトナー円形度を高め、高い転写効率を目的としたトナーも提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。
また、このような接触二成分現像方法に用いられる磁性キャリアとしては、フェライト、マグネタイト等の表面に絶縁性樹脂コートを施して用いられる。これは、現像時に掛かる印加電界に対してある程度以上の耐圧性が求められるためである。しかし、樹脂コートに伴ってキャリアは絶縁化され、現像時に現像電極として働かなくなるためにハーフトーンとベタ黒との間にエッジ効果が出る、いわゆる白抜け等、画像欠陥を生じる場合がある。
また、高画質画像且つ高いプロセススピードを実現する場合、現像工程においては、キャリアの粒径や磁気力を規定して、より高耐久化を目指している(例えば、特許文献4,5参照)。
つまり、画質を維持した上で、高速且つ、耐久安定性に優れた二成分系現像剤は、未だ提供されていないのが実状である。
特開平10−20539号公報 特開2000−330334号公報 特開2000−258955号公報 特開昭60−179766号公報 特開2002−13043号公報
本発明の目的は、上述の如き問題点を解決した二成分系現像剤を提供するものである。
すなわち、本発明の目的は、プロセススピード(mm/秒)が30以上300以下のような非常に高速電子写真システムにおいて、現像スリーブと感光体を順方向回転させて現像する方式においても白抜けなどの画像欠陥がなく、高画像濃度で、ドット再現性に優れ、耐久安定性の高い二成分系現像剤を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、低消費量印字においても、長期にわたり安定した画像濃度画像を出力できる二成分系現像剤を提供することにある。
上記の目的は、下記の本発明の構成により達成することができる。
本発明は、画像形成装置のプロセススピード(mm/秒)が、30以上300以下である電子写真システムにおいて、少なくともトナーとキャリアとを含有する二成分系現像剤において、
該トナーは、結着樹脂として、少なくともポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂の酸価が5〜30mgKOH/gであり、さらに着色剤、及び離型剤を含み、該トナーの平均円形度が0.965以上1.000以下であって、
該キャリアは、バインダー樹脂及び少なくとも磁性金属酸化物粒子とからなる磁性体分散型粒子であるコア粒子と磁性キャリアコア粒子表面に設けられた樹脂被覆層とを有する磁性樹脂コートキャリアであって、該磁性微粒子分散型樹脂キャリアキャリアが磁気ブラシの状態で200乃至25000V/cmの電界下における動的電気抵抗が1×107〜1×1012Ωcmの範囲であることを特徴とする二成分系現像剤を用いることにより、上記目的を達成するものである。
本発明は、プロセススピード(mm/秒)が、30以上300以下のような非常に高速電子写真システムにおいて、現像スリーブと感光体を順方向回転させて現像する方式においても白抜けなどの画像欠陥がなく、高画像濃度で、ドット再現性に優れ、耐久安定性に優れる二成分系現像剤を提供できる。
また、本発明の二成分系現像剤は、低消費量印字においても、長期にわたり安定した画像濃度のプリントを出力できる。
本発明者らは、(1)結着樹脂が酸価が5〜30mgKOH/gであるポリエステル樹脂を含有し、かつ円形度が0.965以上1.000以下であるトナー粒子に、無機微粒子の個数分布基準の最大ピーク粒径が90乃至220nmの無機微粒子を少なくとも外添したトナーと、(2)磁性体分散型樹脂キャリアの表面をトナーとの離型性の高いフッ素系樹脂を用い、そのフッ素系樹脂中にある程度以上の粒径を有する微粒子を分散させたコート材によりコートすることで、キャリア表面の凹凸並びに離型性をコントロールした磁性キャリアによる二成分系現像剤により、
現像時にトナー離れを改善し、現像スリーブと感光体が順方向回転させて現像する方式において、磁性キャリアが高抵抗であっても、白抜けなどの画像欠陥を改善できるようになり、さらに、プロセススピード(mm/秒)が、30以上300以下である高速電子写真システムにおいても、高い転写効率、耐久画像安定性が実現できる知見を得たため、本発明に至った。
本発明者らは、炭化水素系ワックス組成物は、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークのピーク温度が55〜90℃の範囲にあることを満足することを特徴とするトナーである場合に、オイルを使用しないか、又は、オイルの使用量を少なくした加熱加圧定着手段において、高いグロス再現と二次色の混色性に優れるために色再現範囲が広く、最適な樹脂組成とワックスを組み合わせることにより非オフセット温度領域が広く、トナー分級品の流動性に優れるために現像性が良好であり、また、耐熱性が良好且つOHP透過性の優れたフルカラートナーを提供できる知見を得たため、本発明に至った。
本発明者らは、本検討により以下のような知見を得た。白抜け等の画像欠陥は、現像極における現像スリーブから感光体への電気力線の回り込みにより生じる。キャリアの抵抗がある程度低い場合には、キャリアが電極の役目を果たし、感光体極近傍に見かけ上電極が存在する状態になり、電気力線の回り込みを抑制できるためにエッジ効果が現れにくい。しかし、キャリアが高抵抗である場合には、感光体と現像スリーブ間(数百μm)に電界がかかるために電気力線は最近接部を中心に膨らむ形となる。従って現像ニップ部(現像剤が感光体と接触している部分)後端においてトナーが現像によりキャリアから飛翔した後にキャリア表面のカウンターチャージが残留し、キャリアが高抵抗の場合には、そのカウンターチャージにより現像したトナーが引き戻されることによって白抜けが発生していることが判明した。したがって、白抜けには、キャリアの抵抗を低くすることが、キャリアが電極として働くために電気力線の回り込みを極力抑え、現像後のキャリア表面の残留電荷をリークさせる働きをすることにより良化することが判明した。
しかし、逆に感光体を摺擦することにより潜像を乱してしまい、ハーフトーン部ががさついてしまう場合がある。また、高抵抗キャリアを用いても現像スリーブと感光体がカウンター方向で現像を行う場合には、現像後のキャリアは、瞬時に現像領域から離れることでトナーの引き戻しが発生しないことも判明した。しかし、感光体に対して周速差が大きくなりすぎるために磁気ブラシによるスキャベンジングを生じてしまう場合がある。
さらに、白抜けには、トナーが潜像電位に対し十分量現像することが、ハーフトーン並びにベタ画像部の電位差をなくすことで電気力線の回り込みがなくなり、効果があることも突き止めた。磁性体分散樹脂キャリアを用いる順方向での現像においては、潜像電位を十分に満たす現像性が重要である。そのために磁性キャリアには特に離型性の高いフッ素系樹脂を用い、さらにその表面に凹凸をつけることで、トナーとキャリアの剤離れを十分に行うことで、白抜けが大幅に改善でき、感光体の潜像を乱すことなく、スキャベンジングを抑え、高画質な画像が得られる。
本発明に使用される二成分系現像剤は球状トナー粒子及び磁性キャリアを含み、該球状トナー粒子表面には個数分布基準の最大ピーク粒径が90乃至220nmの無機微粒子が外添されており、また、磁性体分散型樹脂キャリア表面をトナーとの離型性の高いフッ素系樹脂にてコートされている。
本発明に用いられるトナーの重量平均粒径は、3.0乃至8.0μmである。前記トナーの重量平均粒径は、3.5乃至7.2μmであることが、ドットの再現性、転写効率を十分に満足する上で好ましい。トナーの重量平均粒径が3.0μmより小さいと、トナーの比表面積が大きくなることから、帯電量をコントロールすることが難しくなり、現像性を低下させ、白抜けも悪化する場合がある。トナーの重量平均粒径が8.0μmを超えると、ドットの再現性に劣り、高画質化に問題がある。トナーの重量平均粒径は、製造時におけるトナー粒子の分級や、分級品の混合等によって調整することが可能である。
本発明に用いられるトナーの平均円形度は、0.965以上1.000以下である。前記トナーの平均円形度が0.975以上1.000以下であることが、転写性と現像性を両立させる上でより好ましい。トナーの平均円形度が0.965より低い場合には、転写効率が悪くなることがある。トナーの平均円形度が1.000つまり、真球状になると転写効率は、非常に向上する。一方で、これまで、球形度の高いトナーを用いると、クリーニング不良を起こしやすくなることがあったが、後記する、微粒子添加剤の効果によって、その課題をクリアすることができる。
本発明のトナーと磁性キャリアは、比表面積が合う形で混合して用いることができる。トナー濃度としては、二成分現像剤100質量%に対し、5質量%乃至10質量%程度で用いることが、帯電量付与、カブリ、画像濃度、白抜け防止など考慮して好ましく用いられる。トナー及びキャリアを混合した二成分系現像剤の安息角が30乃至42°であることが、白抜けを良化しつつ、トナー飛散を抑制し、かつ転写性の両立を良好にする為に必要である。現像剤の安息角は、キャリアの表面性、トナーの形状、トナー外添剤の種類、外添剤量、外添剤粒径などを変えることにより適宜使用できる。
本発明のトナーには、流動性、転写性、特にトナー離れを良化して白抜けを向上させる目的で、微粒子を外添して用いる。トナー表面に外添される外添剤としては、そのうちの一つが無機微粒子であり、少なくとも、酸化チタン、酸化アルミナ、シリカのうちいずれか一種類以上であり、無機微粒子の平均粒径(個数分布のピーク値)が90nm以上220nm以下であることが、キャリアとのトナー離れを良化するためのスペーサー粒子として機能させる上で好ましい。また、前記外添剤には、平均粒径(個数分布のピーク値)が55nm以下の微粒子を併用して用いることが、トナーの流動性を向上させる上で好ましい。
本発明に用いるトナーにおいては、結着樹脂、着色剤、離型剤、無機微粒子を有するオイルレス定着に用いられるトナーが好ましく、結着樹脂がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂の酸価が5〜30mgKOH/gであり、離型剤は、炭化水素系ワックスであり、前記トナーの示差熱分析測定における吸熱曲線において、温度30乃至200℃の範囲に一個又は二個以上の吸熱ピークを有し、前記吸熱ピーク中の最大吸熱ピークの温度が65℃乃至110℃であるトナーが、トナーの凝集度を適度に上げて転写性を向上させ、且つ白抜けなど画像欠陥を良好にできることから好ましく用いることができる。
本発明に使われる樹脂組成物のJIS K−0070に準じた方法で測定した酸価が5〜30mgKOH/gであることが好ましい。樹脂組成物が酸価をもつことで、トナーと、定着ローラとの離型性を増加させトナーの耐オフセット性を向上させている。
酸価が5mgKOH未満の場合には再架橋反応が十分に行われにくい。酸価が30mgKOH/gを超える場合にはトナーの帯電コントロールが難しく、トナーの現像性において環境依存性が現われ易くなる。
酸無水物に由来する酸価が10mgKOH/g以下であることが好ましい。酸無水物に由来する酸価が10mgKOH/gを超える場合には、混練時の再架橋反応が激しく起こるようになり、過度の架橋を生じ、分子鎖の運動をさまたげ、定着性を悪化させる原因となりやすい。さらに、架橋程度をコントロールすることが困難になってくる。これは、酸無水物基の反応性が他の酸基に比べ反応性に富んでいる為である。
本発明において、球状トナー粒子は、トナー成分を混練、粉砕、分級してトナー粒子を作製した後、市販のハイブリタイザー等により該トナー粒子の表面を滑らかにしたり、スプレードライヤー中に投入することにより該トナー粒子を瞬間的に加熱して表面張力を利用して球形化すること等により得ることができる。また、溶剤中にトナー成分が溶解又は分散された油相を、水相中で分散懸濁、造粒し、造粒中又は造粒後に溶剤を除去することにより球状トナーを作製することができる。
また、粉砕して得たトナー粒子表面上に微粒子を付着させた樹脂粒子を水系媒体中に分散させた後、剪断力を加えながら水系媒体の温度を樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)より高い温度からガラス転移温度Tg+50℃以下の温度の範囲内に制御することによって樹脂粒子表面に微粒子を固着させることにより球状トナーを作製することができる。
本発明において、「ポリエステルユニット」とは、ポリエステルに由来する部分を示し、ポリエステルユニットを構成するポリエステル系モノマーとしては、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、又は二以上のカルボキシル基を有する多価カルボン酸エステル等のカルボン酸成分とが原料モノマーとして使用できる。
また、本発明のポリエステル樹脂を用いたトナーは、低温定着性、及びOHPの定着画像の透光性の点でより有効である。
具体的には、例えば二価アルコール成分としては、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、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、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。
三価以上のアルコール成分としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
前記カルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸類又はその無水物;琥珀酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6乃至12のアルキル基で置換された琥珀酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸の如き不飽和ジカルボン酸類又はその無水物;が挙げられる。
前記ポリエステル樹脂は、特に下記一般式(1)で代表されるビスフェノール誘導体をアルコール成分とし、二価以上のカルボン酸又はその酸無水物、又はその低級アルキルエステルとからなるカルボン酸成分(例えば、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等)を酸成分として、これらを縮重合したポリエステル樹脂が、カラートナーとして、良好な帯電特性を有するので好ましい。
Figure 2006184699
〔式中、Rはエチレン基及びプロピレン基から選ばれる一種以上であり、x、yは1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜10である。〕
また、架橋部位を有するポリエステル樹脂を形成するための三価以上の多価カルボン酸成分としては、例えば、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、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸、及びこれらの酸無水物やエステル化合物が挙げられる。三価以上の多価カルボン酸成分の使用量は、全モノマー基準で0.1乃至1.9mol%が好ましい。
また、本発明においては、(a)ポリエステル樹脂、(b)ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂、(c)ハイブリッド樹脂とビニル系重合体との混合物、(d)ポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物、及び(e)ハイブリッド樹脂とポリエステル樹脂との混合物、(f)ポリエステル樹脂とハイブリッド樹脂とビニル系重合体との混合物のいずれかから選択される樹脂を用いることが好ましい。
本発明に用いられる離型剤としては、例えば低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量オレフィン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物;脂肪族炭化水素系エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス;及び脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したものが挙げられる。さらにベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物等が挙げられる。特に好ましく用いられるワックスとしては、分子鎖が短く、かつ立体障害が少なくモビリティに優れるパラフィンワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスである。
本発明に用いられるトナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30乃至200℃の範囲に一個又は二個以上の吸熱ピークを有し、最大吸熱ピークの温度Tscが65℃≦Tsc≦110℃であることが好ましく、70℃≦Tsc≦90℃であることがより好ましい。前記最大吸熱ピークの温度が65℃未満であると、離型剤のトナー表面への滲み出しが起こりトナー凝集度が上がり、白抜けを生じやすくなる場合があり、110℃を超えると定着性に劣ることがある。なお、前記最大吸熱ピークとは、結着樹脂のガラス転移温度に由来する吸熱ピーク以上の領域における前記吸熱ピーク中のベースラインからの最大となる吸熱ピークを言う。前記最大吸熱ピークの温度は、使用する離型剤の種類によって調整することが可能である。
本発明に用いられる離型剤は、結着樹脂100質量部に対する含有量が1乃至10質量部であることが好ましく、2乃至8質量部であることがより好ましい。前記含有量が1質量部より少ないと、オイルレス定着時にうまく離型性を発揮できなかったり、低温定着性を満足できなかったりすることがある。10質量部を超えると、トナー表面へ離型剤が滲み出しやすくなり、白抜けが悪化する場合がある。
本発明のトナーには、公知の荷電制御剤と組み合わせて使用することもできる。このような荷電制御剤としては、例えば、有機金属錯体、金属塩、キレート化合物で、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、ヒドロキシカルボン酸金属錯体、ポリカルボン酸金属錯体、ポリオール金属錯体等が挙げられる。その他には、カルボン酸の金属塩、カルボン酸無水物、エステル類等のカルボン酸誘導体や芳香族系化合物の縮合体等も挙げられる。また、荷電制御剤としては、ビスフェノール類、カリックスアレーン等のフェノール誘導体等も用いられる。本発明では、芳香族カルボン酸の金属化合物を用いることが、帯電の立ち上がりを良好にする上で好ましい。
本発明においては、荷電制御剤は、結着樹脂100質量部に対する含有量が0.1乃至10質量部であることが好ましく、0.2乃至5質量部であることがより好ましい。0.1質量部より少ないと高温高湿から低温低湿までの環境でのトナーの帯電量の変化が大きくなる場合がある。10質量部より多いとトナーの低温定着性に劣る場合がある。
本発明に用いられる着色剤としては、公知の顔料及び染料を単独で、又は併せて用いることができる。例えば染料としては、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6等が挙げられる。
顔料としては、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、クロムグリーン、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等が挙げられる。
また、フルカラー画像形成用トナーとして使用する場合には、マゼンタ用着色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,49,50,51,52,53,54,55,57,57:1,58,60,63,64,68,81,83,87,88,89,90,112,114,122,123,163,202,206,207,209,238,C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1,2,10,13,15,23,29,35等が挙げられる。
係る顔料を単独で使用しても構わないが、染料と顔料と併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。マゼンタ用染料としては、C.I.ソルベントレッド1,3,8,23,24,25,27,30,49,81,82,83,84,100,109,121,C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8,13,14,21,27、C.I.ディスパースバイオレット1の如き油溶染料;C.I.ベーシックレッド1,2,9,12,13,14,15,17,18,22,23,24,27,29,32,34,35,36,37,38,39,40、C.I.ベーシックバイオレット1,3,7,10,14,15,21,25,26,27,28の如き塩基性染料が挙げられる。
シアン用着色顔料としては、C.I.ピグメントブルー2,3,15,15:3,16,17;C.I.アシッドブルー6;C.I.アシッドブルー45又はフタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料等である。
イエロー用着色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,23,65,73,74,83,93,97,109,110、155,180,185,C.I.バットイエロー1,3,20等が挙げられる。
着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して1乃至15質量部であることが好ましく、3乃至12質量部であることがより好ましく、4乃至10質量部であることがさらに好ましい。着色剤の含有量が15質量部より多い場合には、透明性が低下し、加えて人間の肌色に代表されるような中間色の再現性も低下し易くなり、さらにはトナーの帯電性の安定性が低下し、また低温定着性も得られにくくなる。着色剤の含有量が1質量部より少ない場合には、着色力が低くなり、濃度を出すためにトナーを多く使用しなければならなくなり、ドット再現性を損ないやすく、高い画像濃度の高品位画像が得られ難い。
本発明の磁性キャリアは、個数基準の平均粒径が10乃至80μmである。平均粒径が10μm未満の粒子は、キャリア付着しやすく、また、80μmを超えるものは、トナーに対して比表面積が小さくなることで良好な帯電付与ができなくなる場合がある。特に高画質化及びキャリア付着を防止する為には、15乃至60μm、好ましくは20乃至45μmが良い。
本発明の磁性キャリアは、1000×(103/4π)・A/m(1000エルステッド)の磁界下で測定した磁化の強さ(σ1000)が15乃至65Am2/kg(emu/g)であり、好ましくは20乃至50Am2/kgである。磁化の強さ(σ1000)が65Am2/kgを超える場合には、現像剤磁気ブラシ中でのトナーへのストレスが増大し、トナーが劣化し、またキャリアへのスペントも起こりやすくなる場合がある。また、磁化の強さ(σ1000)が15Am2/kg未満の場合、スリーブへの磁気的拘束力がなくなり、キャリア付着し、感光体表面に付着して画像に欠陥を生ずる場合がある。
本発明の磁性キャリアは、真比重が2.5乃至4.0g/cm3(好ましくは、3.0乃至3.8g/cm3)であり、真比重がこの範囲にあると、磁性樹脂キャリアとトナーとの撹拌混合においてトナーへの負荷が少なく、キャリアへのトナースペントが抑制され、また感光体へのキャリア付着が抑制されるので好ましい。
本発明の磁性キャリアは、比抵抗が1×1010乃至1×1014Ω・cmであることが好ましい。1×1010Ω・cm未満の場合、白抜けは良化するが、微小ドットの潜像を乱してしまい、ハーフトーン再現性に劣るようになる。また、1×1014Ωcmを超える場合、キャリア表面のトナー離れを極力よくしても順方向の現像方式においては、エッジ効果などの画像欠陥を生じる場合がある。
本発明の磁性キャリアは、粉体の接触角が95乃至125°(好ましくは、105乃至125°)であり、粉体の接触角が95°未満であると、表面の凹凸だけでのトナー剤離れを十分に行うことができなくなり、白抜けが生じてしまう場合がある。125°を超えると、白抜けは良化し、現像性も高くなる反面、現像スリーブを高速で回した場合にトナー飛散が起こり、機内を汚染してしまう場合がある。
本発明の磁性キャリアに用いるコート材を形成する樹脂としては、具体的には、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリフルオロクロロエチレンの如きパーフルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオロクロルエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、フッ化ビニルとフッ化ビニリデンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体等が挙げられるが、特に本発明に好ましく用いられるコート材を形成する樹脂としては、
Figure 2006184699
〔式中、mは1乃至10の整数を示す。〕
で示されるパーフルオロアルキルユニットを有する(メタ)アクリル酸エステルの重合体又は共重合体である。
上述した樹脂は、単独でも使用できるが、夫々を混合して使用してもよい。また、熱可塑性樹脂に硬化剤等を混合し硬化させて使用することもできる。
本発明では、mが1より小さい場合には、コートキャリアとして粉体の接触角を95乃至125°を満足することができず、10を超える場合には、樹脂が溶媒から析出しやすく、コートをする場合に良好なコート膜が得にくくなる。mが5乃至9であることが、良好なトナー離型性とコート製膜性を兼ね備えるためにより好ましい。
さらに好ましくは、下記一般式(2)を有する樹脂を用いることで、コアとの密着性に優れる。
Figure 2006184699
〔式中、mは1乃至10の整数を示し、nは1乃至10の整数を示す。〕
さらに、下記一般式(3)で示されるユニットと下記一般式(4)で示される(メタ)アクリル酸エステルユニットを有する樹脂が、キャリアからのトナー離れに好ましい。
Figure 2006184699
〔式中、mは1乃至10の整数を示し、nは1乃至10の整数を示す。〕
Figure 2006184699
〔式中、R1は水素又はメチル基を有し、R2は水素又は炭素数1乃至20のアルキル基を示し、kは1以上の整数を示す。〕
さらに上記一般式(3)及び(4)の共重合体ユニットと(4)で示されるユニットとをグラフト共重合した樹脂が長期間使用してもトナー離れの特性が維持でき特に好ましい。
キャリアコート材を形成するフッ素系樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、この熱可塑性樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)の可溶成分のゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)において、重量平均分子量が20,000乃至300,000であることが、コート層の強度及びコート層と磁性コア粒子との密着性、及び磁性コア粒子への前記熱可塑性樹脂の付着性を高める点で好ましい。
前記コート材を形成するフッ素系樹脂は、THF可溶成分のGPCのクロマトグラムにおいて、分子量2,000乃至100,000の領域にメインピークを有することが好ましく、さらに、分子量2,000乃至100,000の領域にサブピーク又はショルダーを有することが好ましい。最も好ましくは、前記コート材を形成するフッ素系樹脂は、THF可溶成分のGPCクロマトグラムにおいて、分子量2万乃至10万の領域にメインピークを有し、分子量2,000乃至19,000の領域にサブピーク又はショルダーを有するのが良い。上記分子量分布を満足していることにより、小粒径のトナーにおいても多数枚の現像が可能な現像耐久性、トナーへの帯電安定性、外添剤のキャリア粒子表面への付着防止性がさらに向上する。
また、前記コート材を形成するフッ素系樹脂がグラフト重合体の場合には、グラフト重合体の幹の重量平均分子量が15,000乃至200,000であり、枝の重量平均分子量が3,000乃至10,000であることが好ましい。前記重量平均分子量は、グラフト重合体の幹の部分の重合条件や、グラフト重合体の枝の部分の重合条件によって調整することが可能である。
さらに、前記コート材には、フッ素系樹脂100質量部に対して1乃至40質量部の割合で微粒子を含有することがキャリア表面の凹凸をコントロールし、トナー離れを良好にするために必要である。微粒子としては、有機、無機いずれも微粒子を用いることができるが、キャリアにコートを施す際に粒子の形状を保つことが必要であり、好ましくは、架橋樹脂粒子あるいは、無機の微粒子を好ましく用いることができる。具体的には、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ナイロン樹脂、無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン、及びアルミナ等から単独あるいは混合して用いることができる。特に、シリカ、酸化チタン、及びアルミナ等から単独あるいは混合して用いることがトナーとの離型性を良好にするために好ましい。さらにトナーとの離型性及びトナー帯電性を長期にわたり良好にするためコート層の耐久性を得るために以下のゾルゲル法により得られるシリカが特に好ましい。
微粒子の粒径は、個数基準でピーク値が0.08乃至0.70μm(より好ましくは0.10乃至0.50μm)であることが、コート量にも依存するがキャリア表面の凹凸を形成し、トナー離れを良好にするために必要である。微粒子の中でもシリカをゾルゲル法により製造したものが、粒度分布が非常にシャープであり、均一な凹凸を形成することができ、よりトナー離れ及び長期間における表面離型性を得る上で好ましい。ゾルゲル法は一般に用いられる合成プロセスでよく、原料であるアルコキシドに水、アルコールを加えて「ゾル」という液体に粒子が分散した状態にすることで均一な粒子径のものが得られる。このゾルを加水分解して透明な「ゲル」になったものを、乾燥、加熱処理してアルコールや水分を取り除くことにより得ることができる。
また、本発明の磁性キャリアには、コート樹脂100質量部に対し、前記微粒子を1乃至40質量部に加え、導電性粒子を1乃至15質量部を含有させて用いることが、キャリアの比抵抗を下げすぎず、かつキャリア表面の残留電荷除去のために好ましい。
導電性粒子としては、比抵抗が1×102Ωcm以下のものが好ましく、さらには、比抵抗が1×106Ωcm以下のものがより好ましい。導電性粒子は、具体的には、カーボンブラック、マグネタイト、グラファイト、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、及び酸化錫から選ばれる少なくとも一種以上の粒子を含有する粒子が好ましい。特に導電性を有する粒子としては、カーボンブラックが、粒径が小さくキャリア表面の微粒子による凹凸を阻害することなく好ましく用いることができる。導電性粒子の粒径は、個数基準でピーク値が10nm乃至60nm(より好ましくは15乃至50nm)であることが、キャリア表面の残留電荷を良好に除去し、かつキャリアからの脱離を良好に防止するために好ましい。
コート層を形成する樹脂のコート量は、磁性コア粒子100質量部に対し、0.3乃至4.0質量部であることが、微粒子による表面凹凸の効果を得るために好ましい。0.3質量部より少ないと微粒子を保持できず、微粒子の脱落が起こる等の問題を生じる場合がある。4.0質量部を超えるとコート時に均一なコートができなくなり、チャージアップや、コア表面が露出し、その部分でのトナースペントを生じる場合がある。
本発明の磁性キャリアに用いるコアは、例えば、表面を酸化した鉄粉、或いは、未酸化の鉄粉や、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子、マグネタイト、フェライト等の磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散型樹脂キャリア、いわゆる樹脂キャリアを使用できる。
前記バインダー樹脂としては、ポリマー鎖中にメチレンユニットを有するビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂及びポリエーテル樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、混合して使用しても良い。
前記ビニル樹脂を形成するためのビニル系モノマーとしては、スチレン;o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレンの如きスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如きエチレン及び不飽和モノオレフィン;ブタジエン、イソプレンの如き不飽和ジオレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等の如きハロゲン化ビニル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル;メタクリル酸;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニルの如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;アクリル酸;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル;マレイン酸、マレイン酸ハーフエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体;アクロレイン等が挙げられる。これらの中から一種又は二種以上使用して重合させたものが、前記ビニル樹脂として用いられる。
磁性体分散型樹脂コア粒子を製造する方法としては、バインダー樹脂のモノマーと磁性体を混合し、前記モノマーを重合して磁性体分散型コア粒子を得る方法がある。このとき、重合に用いられるモノマーとしては、前述したビニル系モノマーの他に、エポキシ樹脂を形成するためのビスフェノール類とエピクロルヒドリン;フェノール樹脂を形成するためのフェノール類とアルデヒド類;尿素樹脂を形成するための尿素とアルデヒド類、メラミンとアルデヒド類が用いられる。例えば、硬化系フェノール樹脂を用いた磁性体分散型コア粒子の製造方法としては、水性媒体に磁性体を入れ、この水性媒体中でフェノール類とアルデヒド類を塩基性触媒の存在下で重合して磁性体分散型コア粒子を得る方法がある。
磁性体分散樹脂コア粒子を製造する他の方法としては、ビニル系又は非ビニル系の熱可塑性樹脂、磁性体、その他の添加剤を混合機により十分に混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き混練機を用いて溶融・混練して、これを冷却後、粉砕・分級を行って磁性体分散型コア粒子を得る方法がある。この際、得られた磁性体分散型コア粒子を熱あるいは機械的に球形化して前記樹脂キャリア用の磁性体分散型コア粒子として用いることが好ましい。バインダー樹脂としては、前述したなかでも、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂の如き熱硬化性樹脂が、耐久性、耐衝撃性、耐熱性に優れる点で好ましい。バインダー樹脂は、本発明の特性をより好適に発現せしめるためには、フェノール樹脂がより好ましい。
本発明のキャリアは、磁性体を含有して用いる。前記樹脂キャリアに用いる磁性体の量としては、前記磁性キャリアに対して70乃至95質量%(より好ましくは、80乃至92質量%)含有することが磁性キャリアの真比重を小さくし、機械的強度を十分に確保する上で好ましい。さらに、磁性キャリアの磁気特性を変えるために、磁性体分散型コア粒子中には磁性体に加えて非磁性無機化合物を配合することが好ましい。
また、非磁性無機化合物は、磁性体よりも比抵抗値が大きく、非磁性無機化合物の個数平均粒径は磁性体の個数平均粒径よりも大きい方が、磁性キャリアの比抵抗値を高める上で好ましい。
磁性体及び非磁性無機化合物の総量に対して、磁性体は50乃至100質量%含まれていることが、樹脂キャリアの磁化の強さを調整してキャリア付着を防止し、さらに、樹脂キャリアの比抵抗値を調整する上で好ましい。
本発明に用いられる磁性キャリアは、磁性体がマグネタイト微粒子であるか、又は、鉄元素及びマグネシウム元素を少なくとも含む磁性フェライト微粒子であることが好ましく、また、非磁性無機化合物がヘマタイト(α−Fe23)の微粒子であることが、キャリアの磁気特性、真比重を調整する上で、より好ましい。
フェノール樹脂を生成するためのフェノール類としては、フェノール自体の他、m−クレゾール、p−tert−ブチルフェノール、o−プロピルフェノール、レゾルシノール、ビスフェノールAの如きアルキルフェノール類及びベンゼン核又はアルキル基の一部又は全部が塩素原子や臭素原子で置換されたハロゲン化フェノール類の如きフェノール性水酸基を有する化合物が挙げられる。中でもフェノール(ヒドロキシベンゼン)が、より好ましい。
アルデヒド類としては、ホルマリン又はパラアルデヒドのいずれかの形態のホルムアルデヒド及びフルフラール等が挙げられる。中でもホルムアルデヒドが特に好ましい。
アルデヒド類のフェノール類に対するモル比は、1乃至4が好ましく、特に好ましくは1.2乃至3である。アルデヒド類のフェノール類に対するモル比が1より小さいと、粒子が生成し難かったり、生成したとしても樹脂の硬化が進行し難いために、生成する粒子の強度が弱くなる傾向がある。一方、アルデヒド類のフェノール類に対するモル比が4よりも大きいと、反応後に水系媒体中に残留する未反応のアルデヒド類が増加する傾向がある。
フェノール類とアルデヒド類とを縮重合させる際に使用する塩基性触媒としては、通常のレゾール型樹脂の製造に使用されているものが挙げられる。このような塩基性触媒としては、例えば、アンモニア水、ヘキサメチレンテトラミン及びジメチルアミン、ジエチルトリアミン、ポリエチレンイミンの如きアルキルアミンが挙げられる。これら塩基性触媒のフェノール類に対するモル比は、0.02乃至0.3が好ましい。
本発明に関する物性の好適な測定法について以下に説明する。
<酸価の測定>
試料2〜10gを200〜300mlの三角フラスコに秤量し、メタノール:トルエン=30:70の混合溶媒約50ml加えて樹脂を溶解する。溶解性が悪いようであれば少量のアセトンを加えても良い。0.1%のブロムチモールブルーとフェノールレッドの混合指示薬を用い、あらかじめ標定されたN/10水酸化カリウム〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリウム液の消費量から次の計算式で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×f×56.1/試料質量
(ただしfはN/10 KOHのファクター)
<トナー粒子又はトナーの粒度分布の測定>
測定装置としては、コールターカウンターTA−II或いはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いる。電解液は、約1%NaCl水溶液を用いる。電解液には、1級塩化ナトリウムを用いて調製された電解液や、例えば、ISOTON(登録商標)−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。
測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として、界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン塩酸)を、0.1〜5mlを加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、前記測定装置により、試料の体積及び個数を各チャンネルごとに測定して、試料の体積分布と個数分布とを算出する。得られたこれらの分布から、試料の重量平均粒径を求める。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
<トナー平均円形度の測定>
トナーの円相当径、円形度及びそれらの頻度分布とは、トナー粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、本発明ではフロー式粒子像測定装置「FPIA−2100型」(シスメックス社製)を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。
Figure 2006184699
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。
本発明における円形度はトナー粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、トナー粒子が完全な球形の場合に1.000を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。
また、円形度頻度分布の平均値を意味する平均円形度Cは、粒度分布の分割点iでの円形度(中心値)をci、頻度をfciとすると、次式から算出される。
Figure 2006184699
具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mlを用意し、その中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を加えた後、更に測定試料を0.02g加え、均一に分散させる。分散させる手段としては、超音波分散機「Tetora150型」(日科機バイオス社製)を用い、2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、該分散液の温度が40℃以上とならない様に適宜冷却する。
トナー粒子の形状測定には、前記フロー式粒子像測定装置を用い、測定時のトナー粒子濃度が3000〜1万個/μlとなる様に該分散液濃度を再調整し、トナー粒子を1000個以上計測する。計測後、このデータを用いて、2μm未満のデータをカットして、トナー粒子の平均円形度を求める。
<トナー粒子の凝集度の測定>
トナー粒子の凝集度の測定は、パウダテスタP−100(ホソカワミクロン社製)を使用し、振動台の上に、上から目開き143μm、76μm、36μmの順でふるいをセットする。振動振り巾を0.5mm、振動時間を15秒とし、トナー5gを静かにのせて振動させる。振動停止後、それぞれのふるいに残った重量を測定する。
(上段のふるいに残ったトナー量)÷5(g)×100 ・・・a
(中段のふるいに残ったトナー量)÷5(g)×100×0.6・・・b
(下段のふるいに残ったトナー量)÷5(g)×100×0.2・・・c
a+b+c=凝集度(%)として算出する。
<トナーの摩擦帯電量の測定>
本発明のトナーの摩擦帯電量は、以下に示す方法によって求めることができる。まずトナーと磁性キャリアとをトナー質量が5質量%となるように混合し、ターブラミキサで120秒間混合する。この現像剤を、底部に635メッシュの導電性スクリーンを装着した金属製の容器にいれ、吸引機で吸引し、吸引前後の質量差と、容器に接続されたコンデンサに蓄積された電位とを測定する。この際、吸引圧を250mmH2Oとする。前記質量差、蓄電された電位、及びコンデンサの容量から、トナーの摩擦帯電量を下記式を用いて算出する。
<GPCによる分子量の測定(結着樹脂、コート層を形成する樹脂)>
ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)によるクロマトグラムの分子量は次の条件で測定される。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05乃至0.6質量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。カラムとしては、103〜2×106の分子量領域を的確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組み合わせるのが良く、例えば、Waters社製のμ−styragel 500、103、104、105の組み合わせや、昭和電工社製のshodex KA−801、802、803、804、805、806、807の組み合わせが好ましい。
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.製あるいは、東洋ソーダ工業社製の、分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。
なお、コート層を形成する樹脂は、キャリア粒子をメチルエチルケトンに濃度10質量%となるように入れ、超音波分散機「Tetora150型」(日科機バイオス社製)を用い、2分間分散処理を行い、目開き0.2μmのメンブランフィルタで濾過した濾液を乾燥させたものを用いる。
<離型剤及びトナーの最大吸熱ピークの測定>
離型剤及びトナーの最大吸熱ピークは、示差熱分析測定装置(DSC測定装置)、DSC2920(TAインスツルメンツジャパン社製)を用いて、ASTM D3418−82に準じて測定することができる。
測定方法としては、5〜20mg、好ましくは10mgの測定試料を精密に秤量する。これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲30乃至200℃の間で、昇温速度10℃/minで常温常湿下で測定を行う。この昇温過程で、温度30乃至200℃の範囲における吸熱ピークが得られる。複数個のピークが存在する場合、樹脂に起因する吸熱ピーク以上の領域におけるベースラインからの高さが一番高いものを最大吸熱ピークとする。
<磁性キャリアの粒径の測定>
磁性キャリア粒子の粒径については、走査電子顕微鏡(2,000倍)により、粒径1μm以上の磁性キャリア粒子をランダムに300個以上抽出し、デジタイザにより、個数平均の水平方向フェレ径をもってキャリアの個数平均粒子径とする。
<キャリア中の磁性体等の粒径の測定>
磁性体の粒径は、キャリアをミクロトーム等により切断した断面を走査電子顕微鏡(50,000倍)により、粒径が0.005μm以上の粒子をランダムに300個以上抽出し、長軸と短軸をデジタイザにより測定し、平均したものを粒径とし、300個以上の粒子の粒径分布のピークになる粒径をもって個数平均粒径を算出する。
<キャリアの微粒子等の粒径の測定>
微粒子の粒径は、キャリアからコート材をトルエンなどコート材が可溶な溶媒に溶かしだした成分を走査電子顕微鏡(50,000倍)により、粒径が0.005μm以上の粒子をランダムに500個以上抽出し、長軸と短軸をデジタイザにより測定し、平均したものを粒径とし、500個以上の粒子の粒径分布のピークになる粒径をもって個数平均粒径を算出する。
<トナーの無機微粒子及び外添剤等の粒径の測定>
トナー表面の無機微粒子及び外添剤の粒径については、走査電子顕微鏡(50,000倍)により、粒径0.001μm以上の粒子をランダムに500個以上抽出し、長軸と短軸をデジタイザにより測定し、平均したものを粒径とし、500個以上の粒子の粒径分布のピークになる粒径をもって、0.001乃至0.06μmの範疇でのピーク値を外添剤の個数平均粒径とし、0.06以上の範囲のもののピーク値をもって無機微粒子の個数平均粒径として算出する。
<磁性キャリアの磁化の強さの測定>
磁性キャリアの磁化の強さは、磁性キャリアの磁気特性と磁性キャリアの真比重とから求められる。磁気キャリアの磁気特性は、理研電子(株)製の振動磁場型磁気特性自動記録装置BHV−30を用いて測定することができる。測定方法としては、円筒状のプラスチック容器に十分密になるように磁性キャリアを充填し、一方で79.6kA/m(1キロエルステッド)の外部磁場を作り、この状態で前記容器に充填した磁性キャリアの磁化モーメントを測定する。さらに、前記容器に充填した磁性キャリアの実際の質量を測定して、磁性キャリアの磁化の強さ(Am2/kg)を求める。
<磁性キャリアの真比重の測定>
磁性キャリア粒子の真比重は、乾式自動密度計オートピクノメータにより求めることができる。
<磁性キャリアの見かけ比重の測定>
JISZ−2504により、キャリアの見かけ密度を測定した。
<磁性キャリア、非磁性無機化合物及び磁性体の比抵抗の測定>
磁性キャリア、非磁性無機化合物及び磁性体の比抵抗値は、図1に示した測定装置を用いて行なう。セルEに、キャリア粒子を充填し、該充填キャリア粒子に接するように下部電極11及び上部電極12を配し、これらの電極間に電圧を印加し、そのときに流れる電流を測定することによって比抵抗を求める方法を用いる。本発明における比抵抗の測定条件は、充填キャリア粒子と電極との接触面積S=約2.3cm2、厚みd=約0.5mm、上部電極22の荷重180gとする。
<キャリア粒子の接触角の測定>
磁性キャリアの接触角の測定方法は、三協パイオテク社製WTMY−232A型ウェットテスタを用い、水に対する接触角を測定する。
磁性キャリア13.2gを測定セルに静かに投入し、三協パイオテク社製:タッピングマシンPTM−1型を用いて、タッピングスピード30回/minにて1分間タッピング操作を行う。これを測定装置内にセットし測定を行う。
まず空気透過法により粉体層の比表面積を求め、次に定流量法により圧力変曲点を求める。この両者より粉体粒子の接触角を算出する。
<磁性キャリアの動的抵抗の測定>
磁性キャリア400g用意し、清掃したCLC5000現像器にキャリアを入れ、現像剤担持体である現像ローラ上(アルミ製24.5φ)のキャリア量が30mg/cm2になるように、現像ローラと規制ブレードの間隔を調整する。現像ローラ対向に60φのアルミシリンダ(軸方向長さ358mm)をセットし、現像ローラとシリンダの間隔が400μmになるように調整する。アルミシリンダは周方向に200mm/sの速度で、現像シリンダはアルミシリンダと順方向に360mm/sの速度で回転させる。なお、アルミシリンダはグランド(電位0V)に設置し、現像ローラーに直流で、+50Vから+1000Vまでの電圧を加え、流れる電流値よりトナーの動的抵抗を求める。
<現像剤の安息角の測定>
現像剤の安息角の測定は、パウダテスタP−100(ホソカワミクロン社製)を使用し、現像剤500gを目開き502μmのメッシュを通して直径8cmの円形テーブルの上に現像剤を堆積させる。このとき、テーブルの端部から現像剤があふれる程度に堆積させる。このときのテーブル上に堆積した現像剤の稜線と円形テーブル面との間に形成された角度をレーザー光で測定することで安息角とする。
<画像濃度の測定>
画像濃度に関しては、X−rite社製反射濃度計500 Series Spectrodensitemeterを用いて評価した。
<ベタ白画像のカブリの測定>
画像部濃度が、1.6程度であり、白地部電位が現像バイアスから、画像部に対して反対方向に150Vとなるように、感光体上の電位を合わせた。画像形成中に感光体を止め、転写工程前の感光体上のトナーをマイラーテープを用いて剥ぎ取り、紙上に貼り付けた。また、マイラーテープをそのまま紙上に、貼り付けリファレンスとした。
測定に関しては、東京電色技術センター製DENSITOMETER TC−6DSを用い、反射率(%)を、測定し、レファレンスとの差分をカブリの値とした。
A:0.4%未満
B:0.4〜0.8%未満
C:0.8〜1.2%未満
D:1.2%以上
<白抜けの測定>
転写紙の搬送方向に対して、ハーフトーン横帯(30H 幅10mm)とベタ黒横帯(FFH 幅10mm)を交互に並べたチャートを出力する。その画像をスキャナで読みとり、二値化処理を行う。二値化画像の搬送方向におけるあるラインの輝度分布(256階調)をとり、そのときのハーフトーンの輝度に接線を引き、ベタ部輝度と交わるまでのハーフトーン部後端の接線からずれた輝度の領域(面積:輝度数の和)をもって、白抜け度とする。
A:50以下 殆ど目立たず、非常に良好である。
B:51乃至150 良好である。
C:151乃至300 白抜けはあるが、実用上問題ないレベルである。
D:301乃至600 白抜けが目立ち、問題である。
E:601以上 非常に目立つ。
<ドット再現性の測定>
前記トナー及び前記改造機を用いて30H画像を形成し、この画像を目視にて観察し、前記画像のドットの再現性について以下の基準に基づき評価した。なお、30H画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hをベタ白とし、FFHをベタ黒とするときのハーフトーン画像である。
A:全くガサツキを感じなく、なめらかである。
B:ガサツキを余り感じない。
C:ややガサツキ感はあるが、実用上問題ないレベルである。
D:ガサツキ感があり、問題である。
E:非常にガサツキ感がある。
本発明に含まれる実施態様を以下に列挙する。
以下、本発明を実施例により説明するが、これにより本発明が限定されるものではない。なお、実施例において「部」は部を意味する。
−ハイブリッド樹脂の製法−
スチレン2.1mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.22mol、フマル酸0.14mol、α−メチルスチレンの2量体0.03mol、ジクミルパーオキサイド0.05molを滴下ロートに入れる。また、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン7.0mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3.0mol、テレフタル酸3.0mol、無水トリメリット酸1.8mol、フマル酸5.0mol及び酸化ジブチル錫0.3gをガラス製4リットルの四つ口フラスコに入れる。この四つ口フラスコに温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取り付け、前記四つ口フラスコをマントルヒーター内においた。次に前記四つ口フラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、145℃の温度で撹拌しつつ、先の滴下ロートよりビニル系重合体ユニットの単量体、架橋剤及び重合開始剤を4時間かけて滴下した。次いで200℃に昇温を行い、4.5時間反応し、重量平均分子量82000,数平均分子量3300、酸価6.2mgKOH/gのハイブリッド樹脂を得た。
(トナーの製造例1)
・上記ハイブリッド樹脂 100部
・フィッシャートロプシュワックス(吸熱温度80℃) 5部
・1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5部
・C.I.ピグメンブルー15:3 5部
上記の処方の材料をヘンシェルミキサ(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、池貝鉄工(株)製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られたトナー粗砕物を、高圧気体を用いた衝突式気流粉砕機を用いて粉砕した。さらにコアンダ効果を利用した多分割分級機により分級を行い、シアン粒子を得た。さらにハイブリダイザー(奈良機械製作所社製)により、表面改質を行い、重量平均粒径6.2μm、個数平均粒径5.5μm、平均円形度0.978のシアン粒子を得た。
得られたシアン粒子100部に、個数分布基準の最大ピーク粒径130nmのシリカ粒子を1.3部、個数分布基準の最大ピーク粒径38nmの酸化チタン粒子を0.6部添加し、ヘンシェルミキサ(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合して、トナー1を得た。
(トナーの製造例2)
C.I.ピグメントブルーB15:3、20部、酢酸エチル75部、溶媒を除去したディスパロンDA−703−50(ポリエステル酸アマイドアミン塩、楠本化成(株)社製)3部、ソルスパース5000(顔料誘導体、ゼネカ(株)社製)2部をサンドミルを用いて溶解/分散し、顔料分散液を作製した。
また離型剤としてパラフィンワックス(融点89℃)30部と酢酸エチル270部をDCPミルを用い10℃に冷却した状態で、湿式粉砕し、ワックス分散液を作製した。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸誘導体からなるポリエステル樹脂(Mw=6000、Tg60℃、Tm106℃、酸価4mgKOH/g)136部、顔料分散液34部、及び酢酸エチル56部を撹拌後、混合物にワックス分散液75部を加え、得られた混合物を均一になるまでよく撹拌した(この液をA液とした)。一方、炭酸カルシウム40部、水60部に分散した炭酸カルシウム分散液124部、セロゲンBS−H(第一工業製薬(株))の2%水溶液99部、及び水157部をホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)を用いて5分間撹拌した(この液をB液とした)。
さらにホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)を用いて前記B液345部と前記A液250部を撹拌し混合液を懸濁した。室温、常圧で48時間プロペラ型撹拌機でこの混合液を撹拌し溶媒を除去した。次に混合液に塩酸を加えて、炭酸カルシウムを除去した後、反応混合物を水洗、乾燥、分級してトナーを得た。トナーの酸価は5.2mgKOH/g、重量平均粒径7.5μm、個数平均粒径6.0μm、平均円形度0.975のシアン粒子であった。
次にこのトナー100部に、シリコーンオイルで処理された平均粒径40nmの酸化珪素微粒子(RY50:日本エアロジル社製)1.0部、平均粒径100nmの爆燃法で製造された酸化珪素微粒子(KMP−105:信越化学社製の分級物)1.8部、及び平均粒径20nmの酸化チタン(MT150AW:テイカ(株)製)をデシルトリメトキシシラン20%で処理した微粒子1.0部をサンプルミルで混合し、トナー2を得た。
(トナーの製造例3)
[樹脂粒子の製造]
・プロポキシ化ビスフェノールとフマル酸を縮合して得られたポリエステル樹脂
(重量平均分子量Mw:11,000、ガラス転移温度(Tg):56℃) 100部
・パラフィンワックス(融点90℃) 5部
・フタロシアニン顔料 5部
・ジ−tert−ブチルサリチル酸のクロム錯塩 1部
上記組成をヘンシェルミキサーによって充分に予備混合し、3本ロールミルで少なくとも2回以上溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて約1〜2mm程度に粗粉砕し、次いで、エアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。更に、得られた微粉砕物を多段割分級機によって分級を行い、重量平均粒径7.5μm、酸価10.2mgKOH/gの樹脂粒子を得た。
次に、平均粒径150nmの疎水化処理されたシリカ微粒子2.0部を、上記で得た樹脂粒子100部に対して混合した後、ヘンシェルミキサーを用いて2,500rpmの条件下で2分間撹拌した。このようにして得られたシリカ外添樹脂粒子の表面を走査型電子顕微鏡(FE−SEM)で観察したところ、樹脂粒子表面にシリカが均一に付着していることが判明した。
[微粒子の固着]
次に、水/メタノール=50/50の水系媒体1kg中に、上記で得られたシリカ粒子が表面に付着している樹脂粒子0.1kgを分散させた。この分散液の温度は45℃であった。次に、超音波ホモジナイザー(日本精機社製:US−600T)を用いて処理しながら、ウォーターバスによって水系分散液を75℃になるように加熱した。液温が75℃になったところで10分間保持し処理を終了した。次に、上記樹脂粒子分散液を減圧ろ過した後、真空乾燥を行ってシアントナーを得た。得られたシアントナーを走査型電子顕微鏡(FE−SEM)で観察したところ、樹脂粒子表面にシリカ微粒子の表面が一部露出する形で均一に埋め込まれた状態にあることが判明した。
上記で得られたシアントナー粒子の体積平均粒径は7.8μm、個数平均粒径は6.9μm、平均円形度は0.966であった。
(トナーの製造例4)
トナーの製造例1において、表面改質を行わないほかは、トナー製造例1と同様のシアントナーであり、重量平均粒径7.5μm、個数平均粒径6.3μm、平均円形度0.952のシアン粒子を得た。
得られたシアン粒子100部に、個数分布基準の最大ピーク粒径50nmのシリカ粒子を1.0部、個数分布基準の最大ピーク粒径38nmの酸化チタン粒子を0.5部添加し、ヘンシェルミキサ(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合して、トナー4を得た。
(キャリアコアの製造例A)
個数平均粒径0.26μmのマグネタイト粉と、個数平均粒径0.60μmのヘマタイト粉に対して、夫々4.0質量%、2.0質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内で100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を親油化処理した。
・フェノール 10部
・ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド37質量%水溶液) 5部
・上記処理したマグネタイト 60部
・上記処理したヘマタイト 25部
上記材料と、28質量%アンモニア水5部、水10部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体が分散された状態の平均粒径34μmの球状の磁性キャリアコア(A)を得た。
(キャリアコアの製造例B)
個数平均粒径0.32μmのマグネタイト粉と、個数平均粒径0.32μmのヘマタイト粉に対して、夫々3.2質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内で100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を親油化処理した。
・フェノール 12部
・ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド37質量%水溶液) 6部
・上記処理したマグネタイト 74部
・上記処理したヘマタイト 8部
上記材料と、28質量%アンモニア水5部、水10部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体が分散された状態の平均粒径36μmの球状の磁性キャリアコア(B)を得た。
(キャリアコアの製造例C)
個数平均粒径0.27μmのマグネタイト粉に対して、2.0質量%のチタン系カップリング剤イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネートを加え、容器内で100℃以上で高速混合撹拌し、微粒子を親油化処理した。
・フェノール 10部
・ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド37質量%水溶液) 5部
・上記処理したマグネタイト 85部
上記材料と、28質量%アンモニア水6部、水10部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら30分間で85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性体が分散された状態の平均粒径35μmの球状の磁性キャリアコア(C)を得た。
(キャリアコアの製造例D)
モル比で、Fe23=55モル%、CuO=15モル%、MgO=30モル%になるように秤量し、ボールミルを用いて10時間混合を行った。これを900℃で2時間仮焼した後、ボールミルにより粉砕を行い、更にスプレードライヤーにより造粒を行った。これを1150℃で10時間焼結し、粉砕し更に分級して平均粒径37μmの球状の磁性キャリアコア(D)を得た。
(被覆樹脂の製造例1)
CH3−(CH2)CO−O−CH2−CF2−CF3をユニットするモノマー100部を、還流冷却器,温度計,窒素吸い込み管及びすり合わせ方式撹拌装置を配した4ツ口フラスコに添加し、更にトルエン95部、メチルエチルケトン105部、アゾビスイソバレロニトリル2.0部を加え、窒素気流下70℃で10時間保ちグラフト共重合体(1)溶液(固形分33質量%)を得た。グラフト共重合体(1)のゲルパーミエーションクロマトグラム(GPC)による重量平均分子量は、38,000であった。
(被覆樹脂の製造例2)
一方の末端にエチレン性不飽和基を有する重量平均分子量5,000のメチルメタクリレートマクロマー2部、CH3−(CH2)CO−O−CH2−CH2−(CF2)7−CF3をユニットするモノマー55部、メチルメタクリレート43部を、還流冷却器,温度計,窒素吸い込み管及びすり合わせ方式撹拌装置を配した4ツ口フラスコに添加し、更に95部、メチルエチルケトン105部、アゾビスイソバレロニトリル2.0部を加え、窒素気流下70℃で10時間保ちグラフト共重合体(2)溶液(固形分33質量%)を得た。グラフト共重合体(2)のゲルパーミエーションクロマトグラム(GPC)による重量平均分子量は、34,000であった。
(被覆樹脂の製造例3)
一方の末端にエチレン性不飽和基を有する重量平均分子量9,000のメチルメタクリレートマクロマー5部、CH3−(CH2)CO−O−CH2−CH2−(CF29−CF3をユニットするモノマー50部、メチルメタクリレート45部を、還流冷却器,温度計,窒素吸い込み管及びすり合わせ方式撹拌装置を配した4ツ口フラスコに添加し、更にトルエン95部、メチルエチルケトン105部、アゾビスイソバレロニトリル0.7部を加え、窒素気流下70℃で10時間保ちグラフト共重合体(3)溶液(固形分33質量%)を得た。グラフト共重合体(3)のゲルパーミエーションクロマトグラム(GPC)による重量平均分子量は、140,000であった。
(被覆樹脂の製造例4)
一方の末端にエチレン性不飽和基を有する重量平均分子量5,000のメチルメタクリレートマクロマー2部、CH3−(CH2)CO−O−CH2−CH2−(CF27−CF3をユニットするモノマー20部、メチルメタクリレート78部を、還流冷却器,温度計,窒素吸い込み管及びすり合わせ方式撹拌装置を配した4ツ口フラスコに添加し、更にトルエン95部、メチルエチルケトン105部、アゾビスイソバレロニトリル2.0部を加え、窒素気流下70℃で10時間保ちグラフト共重合体(4)溶液(固形分33質量%)を得た。グラフト共重合体(4)のゲルパーミエーションクロマトグラム(GPC)による重量平均分子量は、41,000であった。
(キャリアの製造例1)
グラフト共重合体(1)溶液30部に対し、ゾルゲル法により得られた個数分布基準の最大ピーク粒径300nmのシリカ粒子を0.6部、トルエン100部をホモジナイザーによりよく混合する。ついで、キャリアコアA2000部を剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート液を徐々に加え、溶媒を70℃で揮発させて、キャリア表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を100℃で2時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して平均粒径35μm、真比重3.61g/cm3、磁化の強さ38Am2/kg、25000V/cmの電界下における動的抵抗7.0×1012Ω・cm、粉体の接触角100°のキャリア1を得た。
(キャリアの製造例2)
グラフト共重合体(1)溶液60部に対し、ゾルゲル法により得られた個数分布基準の最大ピーク粒径320nmのシリカ粒子を1.2部、個数分布基準の最大ピーク粒径35nmのカーボンブラックを1部、トルエン200部をホモジナイザーによりよく混合する。ついで、キャリアコアA2000部を剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート液を徐々に加え、溶媒を70℃で揮発させて、キャリア表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を100℃で2時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して平均粒径35μm、真比重3.55g/cm3、磁化の強さ41Am2/kg、動的比抵抗7.2×1012Ω・cm、粉体の接触角102°のキャリア2を得た。
(キャリアの製造例3)
グラフト共重合体(2)溶液60部に対し、ゾルゲル法により得られた個数分布基準の最大ピーク粒径270nmのシリカ粒子を4部、個数分布基準の最大ピーク粒径35nmのカーボンブラックを2部、トルエン200部をホモジナイザーによりよく混合する。ついで、キャリアコアB 2000部を剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート液を徐々に加え、溶媒を70℃で揮発させて、キャリア表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を100℃で2時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して平均粒径37μm、真比重3.50g/cm3、磁化の強さ40Am2/kg、動的比抵抗4×1012Ω・cm、粉体の接触角121°のキャリア3を得た。
(キャリアの製造例4)
グラフト共重合体(2)溶液210部に対し、ゾルゲル法により得られた個数分布基準の最大ピーク粒径150nmの酸化チタン粒子を8部、個数分布基準の最大ピーク粒径14nmのカーボンブラックを8部、トルエン500部をホモジナイザーによりよく混合する。ついで、キャリアコアC 2000部を流動層コーティング装置に入れ、上記コート液を噴霧し、70℃でキャリア表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を100℃で2時間流動層を形成しながら、熱処理を行い、流動層を保ったまま、冷却後取り出した。解砕した後、200メッシュの篩で分級して平均粒径36μm、真比重3.54g/cm3、磁化の強さ37Am2/kg、動的比抵抗5×1010Ω・cm、粉体の接触角111°のキャリア4を得た。
(キャリアの製造例5)
グラフト共重合体(3)溶液60部に対し、ゾルゲル法により得られた個数分布基準の最大ピーク粒径140nmの酸化チタン粒子を2部、個数分布基準の最大ピーク粒径105nmの酸化スズ(パストラン4310 三井金属社製)を7部、トルエン200部をホモジナイザーによりよく混合する。ついで、キャリアコアC 2000部を剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート液を徐々に加え、実施例1と同様にして、コーティングを行い、平均粒径36μm、真比重3.60g/cm3、磁化の強さ39Am2/kg、動的比抵抗9×1010Ω・cm、粉体の接触角105°のキャリア5を得た。
(キャリアの製造例6)
グラフト共重合体(1)溶液90部に対し、ゾルゲル法により得られた個数分布基準の最大ピーク粒径300nmのシリカ粒子を0.6部、トルエン200部をホモジナイザーによりよく混合する。ついで、フェライトコアD2000部を、剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート液を徐々に加え、溶媒を70℃で揮発させて、キャリア表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を100℃で2時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して平均粒径38μm、真比重5.1g/cm3、磁化の強さ66Am2/kg、動的比抵抗8×106Ω・cm、粉体の接触角104°のキャリア6を得た。
(キャリアの製造例7)
グラフト共重合体(4)溶液30部に対し、ゾルゲル法により得られた個数分布基準の最大ピーク粒径270nmのシリカ粒子を4.0部、トルエン100部をホモジナイザーによりよく混合する。ついで、キャリアコアA2000部を、剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート液を徐々に加え、溶媒を70℃で揮発させて、キャリア表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を100℃で2時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して平均粒径35μm、真比重3.55g/cm3、磁化の強さ38Am2/kg、動的比抵抗6.0×1012Ω・cm、粉体の接触角93°のキャリア7を得た。
(キャリアの製造例8)
シリコーン樹脂(SR2411 東レダウシリコーン社製 固形分10質量%)100部、γアミノプロピルトリメトキシシラン3部、トルエン200部を混合し、キャリアコアA1000部に変え、剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート液を徐々に加え、溶媒を70℃で揮発させて、キャリア表面への樹脂コートを行った。この樹脂コートされた磁性キャリア粒子を200℃で1時間撹拌しながら熱処理し、冷却後、解砕した後、200メッシュの篩で分級して平均粒径35μm、真比重3.60g/cm3、磁化の強さ39Am2/kg、動的比抵抗7.1×1013Ω・cm、粉体の接触角100°のキャリア8を得た。
<実施例1>
キャリア1、92部に対し、トナー1を8部加え、ターブラーミキサーにより混合し、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−30.2mC/kgであった。
この現像剤を用い、キヤノン製フルカラー複写機CLC5000改造機(レーザースポット径を絞り、600dpiで出力でき、定着ユニットの定着ローラの表層をPFAチューブに変え、オイル塗布機構を取り外した改造をCLC5000に施した機器)を用いて常温常湿(23℃、60%RH)下でプロセススピード280mm/secにて画出し評価を行った。現像条件は、現像スリーブと感光体を現像領域において順方向で回転させ、感光体に対して現像スリーブを1.85倍とし、Vd−600V、Vl−110V、Vdc−450Vとし、Vpp2kV、周波数1.8kHzとした。画出し評価の項目は、ドット再現性、画像濃度、画像欠陥評価を行った。
本実施例では、30H画像におけるドット再現性は、非常に良好であった。また画像濃度も高く、白抜けは見られたが、実用上問題ないレベルであった。
また、3%チャートによる30,000枚耐久試験を行い、この耐久試験の初期と耐久後に、前記トナーの摩擦帯電量、ドット再現性、画像濃度、白抜けを前述した方法と同様の方法により評価した。その結果、キャリアスペント等による帯電量の変化は見られず、白抜けも変化がなく、実用上問題はなかった。また、かぶりのない高画質の画像が得られた。耐久試験後の摩擦帯電量を測定した結果、−29.2mC/kgであった。用いたトナー粒子の処方を表1に、キャリア粒子の物性を表2,3に、現像剤の試験結果を表4に記載する。
<実施例2>
キャリア2、92部に対し、トナー1を8部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−32.8mC/kgであった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、白抜けが実施例1に対して良化した。現像剤の試験結果を表4に記載する。
<実施例3>
キャリア3、90部に対し、トナー1を10部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−32.5mC/kgであった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、白抜けがなく、画像濃度も高く良好な現像性が得られた。また、耐久におけるトナー及びキャリアの劣化など殆ど見られず、良好な結果が得られた。現像剤の試験結果を表4に記載する。
<実施例4>
キャリア3、90部に対し、トナー2を10部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−43.0mC/kgであり、安息角は35°であった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、白抜け、特にガサツキが良好であった。また、耐久後の特性も良好であった。現像剤の試験結果を表4に記載する。
<実施例5>
キャリア5、90部に対し、トナー3を10部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−30.3mC/kgであった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、ガサツキ、白抜けなど良好であった。耐久試験の結果、白抜けが若干悪くなったが実用上は問題なかった。キャリアを観察した結果、一部コート材が均一にコートされていない箇所が見られた。現像剤の試験結果を表4に記載する。
<実施例6>
キャリア4、90部に対し、トナー2を10部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−34.8mC/kgであり、安息角は34°であった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、白抜けがなく、画像濃度も高く良好な現像性が得られた。耐久後画質に若干変化が見られたが、白抜け、ガサツキなど実用上問題ないレベルであった。現像剤の試験結果を表4に記載する。
<比較例1>
キャリア6、93部に対し、トナー3を7部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−28.4mC/kgであった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、初期の濃度は良好であったが、耐久後の濃度低下が悪化し、かぶりは初期から悪かった。現像剤の試験結果を表4に記載する。
<比較例2>
キャリア7、90部に対し、トナー4を10部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−30.8mC/kgであった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、濃度は良好であったが、白抜け、ドット再現性が初期から悪かった。現像剤の試験結果を表4に記載する。
<比較例3>
キャリア8、90部に対し、トナー4を10部加え、実施例1と同様にして、現像剤とした。摩擦帯電量を測定した結果、−27.2mC/kgであり、安息角は38°であった。
この現像剤を用いて、実施例1と同様に試験を行った。その結果、濃度、ドット再現性は問題無いレベルであったが、白抜け、カブリが悪かった。現像剤の試験結果を表4に記載する。
Figure 2006184699
Figure 2006184699
Figure 2006184699
Figure 2006184699
本発明の磁性キャリア、磁性体、非磁性無機化合物の比抵抗を測定する装置の概略的断面図である。
符号の説明
11:下部電極
12:上部電極
13:絶縁物
14:電流計
15:電圧計
16:定電圧装置
17:キャリア
18:ガイドリング
d:試料厚み
E:抵抗測定セル

Claims (9)

  1. 画像形成装置のプロセススピード(mm/秒)が、30以上300以下である電子写真システムにおいて、少なくともトナーとキャリアとを含有する二成分系現像剤において、
    該トナーは、結着樹脂として、少なくともポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂の酸価が5〜30mgKOH/gであり、さらに着色剤、及び離型剤を含み、該トナーの平均円形度が0.965以上1.000以下であって、
    該キャリアは、バインダー樹脂及び少なくとも磁性金属酸化物粒子とからなる磁性体分散型粒子であるコア粒子と磁性キャリアコア粒子表面に設けられた樹脂被覆層とを有する磁性樹脂コートキャリアであって、該磁性微粒子分散型樹脂キャリアが磁気ブラシの状態で5000乃至25000V/cmの電界下における動的電気抵抗が1×107〜1×1013Ωcmの範囲であることを特徴とする二成分系現像剤。
  2. 該トナーの平均円形度が0.975以上1.000以下であることを特徴とする請求項1に記載の二成分系現像剤。
  3. 前記トナー粒子は、結着樹脂、着色剤及び水と混和しない溶剤を含む油相を水相中に分散懸濁、造粒することにより得られた球状トナー粒子であることを特徴とする請求項1又は2に記載の二成分系現像剤。
  4. 該トナー粒子が、表面上に微粒子が付着された樹脂粒子を水系媒体中に分散させた後、剪断力を加えながら水系媒体の温度を樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)より高い温度からガラス転移温度Tg+50℃以下の温度の範囲内に制御することによって樹脂粒子表面に微粒子を固着させて得られることを特徴とする請求項1又は2に記載の二成分系現像剤。
  5. 該キャリアの樹脂コート材は、フッ素系樹脂及び少なくともフッ素系樹脂100質量部に対して微粒子を1乃至40質量部含有し、
    前記磁性キャリアの粉体の接触角が95乃至125°であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  6. 該キャリアは、樹脂および無機粒子及び/または有機粒子を含むコート樹脂により被覆され、該粒子は、個数粒径分布基準で少なくともピーク値が0.08乃至0.60μmに存在することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  7. 該キャリアコート材量が、磁性体分散樹脂コア100質量部に対し0.5乃至4.0質量部であり、前記フッ素樹脂100質量部に対し、前記微粒子を1乃至40質量部含有し、かつ導電性粒子を1乃至15質量部を含有する請求項1乃至6のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  8. 前記フッ素系樹脂は、
    Figure 2006184699
    〔式中、mは3乃至12の整数を示す。〕
    で示されるパーフルオロアルキルユニットを有する(メタ)アクリル酸エステルの重合体又は共重合体であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  9. 該トナー粒子に無機微粒子の個数分布基準の最大ピーク粒径が90乃至220nmの無機微粒子を外添することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の二成分系現像剤。
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