JP2008164714A - 静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像用現像剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芯材上に樹脂層を被覆してなる静電荷像現像用キャリアにおいて、該樹脂層中に数平均一次粒子径Da(nm)の低抵抗微粒子と数平均一次粒子径Db(nm)の無機微粒子を含有し、且つ下記式を満足することを特徴とする静電荷像現像用キャリア。
3×Da≦Db≦h
(式中、hは被覆樹脂層の平均厚さ(nm)とする。)
【選択図】なし
Description
(式中、hは樹脂層の平均厚さ(nm)とする。)
2.前記Da及びDbにおいて、Db/Da=5〜20となることを特徴とする前記1に記載の静電荷像現像用キャリア。
樹脂層に低抵抗微粒子を分散したとき、図1のように低抵抗微粒子により導電経路を構成することでキャリアの低抵抗化が図れる。樹脂層が厚く設定する場合、導電経路を構成するためにはより多量の低抵抗微粒子が必要になる。即ち、樹脂層を厚く設定するほど分散させる低抵抗微粒子量が増加するため、低帯電化する。
2)無機微粒子が存在することで低抵抗微粒子の存在可能な空間が減少し、その結果、低抵抗微粒子の接触確率が増加し、導通経路が形成される(膜厚を一定とした場合)(図3)。
本発明に係る低抵抗微粒子は、カーボンブラック、酸化亜鉛、及び酸化スズからなる化合物群から選ばれる化合物の少なくとも1種の化合物を構成成分とすることを特徴とする。
本発明に係る無機微粒子を構成する材料としては、各種無機酸化物、水酸化物、窒化物、ホウ化物等が好適に使用される。例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等が挙げられる。
本発明で用いられる磁性体粒子としては、鉄粉、マグネタイト、各種フェライト系粒子またはそれらを樹脂中に分散したものを挙げることができる。好ましくはマグネタイトや各種フェライト系粒子である。フェライトとしては、銅、亜鉛、ニッケル、マンガン等の重金属を含有するフェライトやアルカリ金属及び/またはアルカリ土類金属を含有する軽金属フェライトが好ましい。
本発明の静電荷像現像用キャリアの被覆層形成に好適な樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリレート、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、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体やスチレン−アクリル酸共重合体等の共重合体;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成樹脂(例えば、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成樹脂);ポリテトラクロルエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロルトリフルロルエチレン等のフッ素樹脂;ポリアミド;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;エポキシ樹脂等である。
樹脂層の具体的作製法としては、湿式コート法、乾式コート法が挙げられる。以下に各方法について詳細に述べる。
(1)流動層式スプレーコート法
被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液を流動層を用いて磁性体粒子の表面にスプレー塗布し、次いで乾燥して被膜を作製する方法
(2)浸漬式コート法
被覆用樹脂を溶剤に溶解した塗布液中に磁性体粒子を浸漬して塗布処理し、次いで乾燥して被膜を作製する方法
(3)重合法
反応性化合物を溶剤に溶解した塗布液中に磁性体粒子を浸漬して塗布処理し、次いで熱等を加えて重合反応を行い被膜を作製する方法
等を挙げることができる。
被覆しようとする粒子の表面に樹脂粒子を被着させ、その後機械的衝撃力を加えて、被覆しようとする粒子表面に被着した樹脂粒子を溶融あるいは軟化させて固着し、被膜を作製する方法である。芯材、樹脂、荷電制御粒子及び低抵抗微粒子を非加熱下、もしくは加熱下で機械的衝撃力が付与できる高速攪拌混合機を用い、高速攪拌して当該混合物に衝撃力を繰り返して付与し、磁性体粒子の表面に溶解あるいは軟化させて固着したキャリアを作製するのである。加熱する場合には、60〜125℃が好ましい。加熱温度が過大になると、キャリア粒子同士の凝集が発生しやすくなるためである。
本発明に用いるキャリアの初期抵抗は1×108〜3×1010Ωcmであり、より好ましくは2×108〜1×1010Ωcmである。
キャリア抵抗とは、磁気ブラシによる現像条件下に動的に測定される抵抗である。感光体ドラムと同寸法のアルミ製電極ドラムを感光体ドラムに置き換え、現像スリーブ上に粒子を供給して磁気ブラシを形成させ、この磁気ブラシを電極ドラムと摺擦させ、このスリーブとドラムとの間に電圧(500V)を印加して両者間に流れる電流を測定することにより、キャリア粒子の抵抗を下記式により求めた。
DVR:キャリア抵抗(Ωcm)
V:現像スリーブとドラム間の電圧(V)
I:測定電流値(A)
N:現像ニップ幅(cm)
L:現像スリーブ長(cm)
Dsd:現像スリーブとドラム間距離(cm)
本発明においては、V=500V、N=1cm、L=6cm、Dsd=0.06cmにて測定を行うものとする。
キャリアの体積平均粒径としては10〜100μmであることが好ましく、更に好ましくは20〜80μmである。キャリアの体積平均粒径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
本発明に係る現像剤に使用されるトナーは、体積基準におけるメディアン径(D50)で3〜8μmが好ましく、4〜7μmがより好ましい。
図4は本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
〔キャリアの作製〕
〈フェライトコア粒子1の準備〉
体積平均径が60μm、飽和磁化が10.7×10-5Wb・m/kgのMn−Mgフェライト粒子1を準備した。
前記Mn−Mgフェライトコア粒子1、100質量部とスチレン/メチルメタクリレート(共重合比2/8)の共重合体樹脂微粒子を3.8質量部、カーボンブラック(粒径:30nm)0.57質量部(共重合体樹脂微粒子に対して15質量部)、酸化亜鉛(粒径:300nm)2.28質量部(共重合体樹脂微粒子に対して60質量部)とを、撹拌羽根付き高速混合機に投入し、120℃で60分間撹拌混合して機械的衝撃力の作用でフェライトコア粒子の表面に樹脂層を形成し、樹脂層が被覆されたキャリア1を得た。このキャリア1の樹脂層hは2540nmであった。
表1に示す無機微粒子の種類と添加量とした以外は、キャリア1と同様にしてキャリア2〜7を作製した。各キャリアの樹脂層hは表1に示した。
スチレン/メチルメタクリレート(共重合比2/8)の共重合体樹脂微粒子を1.25質量部にすると共に、表1に示す低抵抗微粒子及び無機微粒子の添加量とした以外は、キャリア1と同様にしてキャリア8を作製した。このキャリア8の樹脂層hは850nmであった。
スチレン/メチルメタクリレート(共重合比1/9)の共重合体樹脂微粒子を1.0質量部にすると共に、表1に示す低抵抗微粒子及び無機微粒子の添加量とした以外は、キャリア1と同様にしてキャリア9を作製した。このキャリア9の樹脂層hは680nmであった。
スチレン/メチルメタクリレート(共重合比2/8)の共重合体樹脂微粒子を2.3質量部にすると共に、表1に示す低抵抗微粒子及び無機微粒子の添加量とした以外は、キャリア1と同様にしてキャリア10を作製した。このキャリア10の樹脂層hは1550nmであった。
キャリア1の無機微粒微粒子である酸化チタンを添加しない以外は、同様にしてキャリア11を作製した。このキャリア11の樹脂層hは2540nmであった。
キャリア1の低抵抗微粒子であるカーボンブラック添加量を表1に記載のものに、無機微粒微粒子である酸化チタンを添加しない以外は、同様にしてキャリア12を作製した。このキャリア11の樹脂層hは2540nmであった。
表1に示す低抵抗微粒子及び無機微粒子の添加量とした以外は、キャリア1と同様にしてキャリア13を作製した。このキャリア13の樹脂層hは2560nmであった。
上記で作製したキャリア1〜13、各100質量部と黒色トナー(特開2003−345065号公報の実施例1に記載の静電荷現像用黒色トナー1に準じて作製)6質量部とをV型混合機で混合し、現像剤1〜13を作製した。なお、黒色トナーは体積基準におけるメディアン径(D50)が6.5μmの重合法により作製したものを用いた。
画像評価はプリント画像電子写真方式を採用する市販の複合機「bizhub Pro C500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)の改造機を使用して、A4版上質紙(64g/m2)に黒色トナーにて画素率が10%の画像(文字画像が7%、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像)を出力した。初期、50万枚出力後の画質評価を行った。
出力された画像のベタ黒画像中央部の画像濃度と端部の画像濃度の差を目視評価した。
○:若干差がある
△:差はあるものの許容できる
×:差は許容できない。
カブリ濃度の測定は、はじめに印字されていない白紙についてマクベス社製反射濃度計「RD−918」を用いて20カ所の濃度を測定し、この平均値を白紙濃度とした。
カブリ濃度が0.010以下であれば、カブリは実用的に問題ないといえる。
○:カブリ濃度が0.003〜0.006未満である
△:カブリ濃度が0.006〜0.010未満である
×:カブリ濃度が0.010以上である。
黒ポチはスタート時に無地画像をプリントして評価した。評価は、ハードコピー上に目視できる(径0.4mm以上)黒ポチがA4版1枚当たり何個あるかで行った。
○:全てのハードコピーで、黒ポチの発生頻度が4個/A4以上、10個/A4版以下が1枚以上発生するが実用上問題なし
×:全てのハードコピーで、黒ポチの発生頻度が11個/A4版以上が1枚以上発生し実用上問題あり。
上記の評価機で50万枚のプリントを行い、トナー飛散の状態を目視でユーザーが現像ユニットを交換したときの手の汚れ具合で評価した。
○:現像ローラ付近の上蓋に飛散したトナーの付着が見られる。ユーザーが現像ユニットを交換しても全く手が汚れない程度
△:現像ユニットの上蓋の一部に飛散したトナー付着が見られる
×:ユーザーが現像ユニットを交換した後、手洗いが必要なほどトナー飛散が認められる。
9Y、9M、9C、9K 画像形成ユニット
6 中間転写体
10 定着装置
20 給紙カセット
30 低抵抗微粒子
40 無機微粒子
P 転写材
Claims (3)
- 芯材上に樹脂層を被覆してなる静電荷像現像用キャリアにおいて、該樹脂層中に数平均一次粒子径Da(nm)の低抵抗微粒子と数平均一次粒子径Db(nm)の無機微粒子を含有し、且つ下記式を満足することを特徴とする静電荷像現像用キャリア。
3×Da≦Db≦h
(式中、hは樹脂層の平均厚さ(nm)とする。) - 前記Da及びDbにおいて、Db/Da=5〜20となることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用キャリア。
- 体積基準におけるメディアン径D50が3〜8μmのトナーと請求項1または2に記載の静電荷像現像用キャリアとからなることを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
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