JP2009025747A - トナー、二成分現像剤およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ホウ素化合物、結着樹脂および着色剤から形成される着色樹脂粒子と、外添剤とを含むトナーであって、外添剤の一次粒子径が16nm以上30nm以下であり、体積抵抗率が1×1012Ω・cm以上5×1015Ω・cm以下となるように調整されたトナーとする。
【選択図】 図1
Description
着色樹脂粒子の表面に外添される外添剤とを含んで構成され、
外添剤は、一次粒子径が16nm以上30nm以下であり、体積抵抗率が1×1012Ω・cm以上5×1015Ω・cm以下となるように調整され、
外添剤による着色樹脂粒子表面の被覆率が25%以上50%以下であることを特徴とするトナーである。
キャリアは、体積抵抗率が1×109Ω・cm以上2×1011Ω・cm以下であることを特徴とする二成分現像剤である。
被覆層の厚みが0.5μm以上5μm以下であることを特徴とする。
導電剤は、吸油量が90ml/100g以上170ml/100g以下のカーボンブラックであることを特徴とする。
前記二成分現像剤であることを特徴とする画像形成装置である。
着色樹脂粒子は、少なくともホウ素化合物、結着樹脂および着色剤から形成される。
ホウ素化合物は、下記一般式(1)
結着樹脂としては、トナーの結着樹脂として常用されるものを使用でき、たとえば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン−アクリル系樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、(メタ)アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられる。これらの中でも、線形又は非線形のポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、機械的強度(摩耗などによって微粉が発生しにくい)、定着性(定着後に紙から剥離しにくい)、および耐ホットオフセット性を両立させる上で優れている。
着色剤としては、トナーの着色剤として常用される顔料、染料を使用することができる。黒トナー用の着色剤としては、カーボンブラック、マグネタイトなどが挙げられる。イエロートナー用の着色剤としては、C.I.ピグメント・イエロー1、同3、同74、同97、同98などのアセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー12、同13、同14、同17などのアセト酢酸アリールアミド系ジスアゾ黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー93、同155などの縮合モノアゾ系黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー180、同150、同185などのその他黄色顔料、C.I.ソルベント・イエロー19、同77、同79、C.I.ディスパース・イエロー164などの黄色染料などが挙げられる。
本発明のトナーは、外添剤を含んで構成される。外添剤は、着色樹脂粒子の表面に外添され、トナーに流動性を付与して、トナーの搬送性を向上させる。外添剤は、その一次粒子径が16nm以上30nm以下である。外添剤の一次粒子径が16μm以上であるので、画像形成装置によって画像を形成させるとき、カバレージの低い画像を連続プリントする場合や長時間に亘って画像形成装置の稼動を停止させた場合においても、外添剤が着色樹脂粒子中に完全に埋没するのを防止することができる。また、外添剤の一次粒子径が30μm以下であるので、着色樹脂粒子を被覆するために必要な外添剤の添加量が多くなるのを防止し、トナーを溶融させて記録媒体に定着させるときの定着性が低下するのを防止することができる。
Cg=Sg÷St×100 …(3)
[式中、Cgは被覆率(%)、Sgは着色樹脂粒子表面に付着する単位重量あたりの外添剤の着色樹脂粒子に対する全投影面積(m2/g)、Stは単位重量あたりの着色樹脂粒子の全表面積(m2/g)をそれぞれ示す。]
Cg=150×Wg÷(Bt×Dg×Rg) …(4)
[式中、Cgは被覆率(%)、Wgは着色樹脂粒子100重量部あたりの外添剤の添加量(重量部)、Btは着色樹脂粒子1gあたりのBET比表面積(m2/g)、Dgは外添剤の一次粒子径(nm)、Rgは外添剤の比重(g/cm2)をそれぞれ示す。]
外添剤は、ヘンシェルミキサなどの気流混合機を用いて、着色樹脂粒子に外添することができる。なお、外添剤の一次粒子径の測定は、走査型電子顕微鏡を用いて測定した個数平均値を算出して行った。
キャリアは、磁性を有する材料である。キャリアの飽和磁化としては、飽和磁化が低いほど感光体と接する磁気ブラシが柔らかくなるので、静電潜像に忠実な画像が得られるが、飽和磁化が低すぎると、感光体表面にキャリアが付着し、得られる画像に白抜け現象が発生しやすくなり、飽和磁化が高すぎると、磁気ブラシの剛直化によって、静電潜像に忠実な画像が得られにくくなる。そのため、キャリアの飽和磁化は、30emu/g以上100emu/g以下の範囲に調整するのが好ましい。
コア粒子としては、公知の磁性粒子が使用できるが、帯電性や耐久性の点でフェライト粒子が好ましい。フェライト粒子としては公知のものを使用でき、たとえば、亜鉛系フェライト、ニッケル系フェライト、銅系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、銅−マグネシウム系フェライト、マンガン−亜鉛系フェライト、マンガン−銅−亜鉛系フェライトなどが挙げられる。これらのフェライト粒子は、公知の方法で製造できる。たとえば、まず、酸化鉄(Fe2O3)や水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)などのフェライト原料を混合し、この混合粉を加熱炉で加熱して仮焼する。次に、得られた仮焼物を冷却後、振動ミルでほぼ1μm程度の粒子となるように粉砕し、粉砕粉に分散剤と水を加えてスラリーを作製する。その後、得られたスラリーを湿式ボールミルで湿式粉砕し、得られる懸濁液をスプレードライヤーで造粒乾燥することによって、フェライト粒子を製造することができる。また、フェライト粒子の体積抵抗率は、1×108Ω・cm以上5×1010Ω・cm以下に調整するのが好ましい。体積抵抗率が前記の範囲に調整されたフェライト粒子を有するキャリアは、電気絶縁性およびキャリア表面に残るカウンター電荷の除去能力に優れたキャリアとなる。そのため、カブリ、ベタ画像周辺部のエッジ効果および画像濃度低下を防止することができる。
被覆層を構成する材料としては、公知の樹脂材料が使用でき、たとえば、アクリル樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、シリコーン樹脂が好ましい。その理由は、シリコーン樹脂から成る被覆層を有するキャリアは、その表面にホウ素化合物が付着しにくく、長期にわたってトナーの帯電付与能力を維持することができるからである。
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。まず、実施例および比較例の二成分現像剤を、以下に示す方法で製造した。
実施例および比較例の着色樹脂粒子を、次に示す材料を用いて作製した。
化合物番号B1のホウ素化合物(日本カーリット社製:LR−147):2重量部
カーボンブラック(三菱化学製:MA−100):5重量部
ポリプロピレンワックス(三洋化成製:ビスコール550P):2重量部
上記材料を気流混合機(三井鉱山社製:ヘンシェルミキサ)にて10分間混合した。混合物を混練分散処理装置(三井鉱山株式会社製:ニーディックスMOS140−800)で溶融混練し、その混練物を冷却させた後、カッティングミルで粗粉砕した。粗粉砕物は、微粉砕機(三井鉱山社製:CGS)によって微粉砕し、風力分級機(ホソカワミクロン社製:TSPセパレータ)を用いて分級を行うことによって体積平均粒径が6.5μm、BET比表面積が1.8m2/gの着色樹脂粒子(J1)を作製した。
実施例および比較例で使用した外添剤を表2に示す。一次粒子径が12nmのシリカ微粒子(BET比表面積約140m2/g)をヘキサメチルジシラザンで表面処理することによって外添剤(G1)を作製した。また、シリカ微粒子の一次粒子径が異なる点を除いて、外添剤(G1)と同様の作製方法で、一次粒子径が異なる外添剤G4,G7,G10,G11およびG12を作製した。また、ヘキサメチルジシラザンの処理量が異なる点を除いて、外添剤(G1)と同様の作製方法で、体積抵抗率が異なる外添剤G2,G3およびG13を作製した。また、ヘキサメチルジシラザンの処理量が異なる点を除いて、外添剤(G4)と同様の作製方法で、体積抵抗率が異なる外添剤G5,G6およびG14を作製した。さらに、ヘキサメチルジシラザンの処理量が異なる点を除いて、外添剤(G7)と同様の作製方法で、体積抵抗率が異なる外添剤G8,G9およびG15を作製した。
着色樹脂粒子(J1〜J3)100重量部に対して、下記表3に示す割合の外添剤(G1〜G15)を加え、攪拌羽根の先端速度を15m/秒に設定した気流混合機(三井鉱山社製:ヘンシェルミキサ)で2分間混合して、着色樹脂粒子表面に外添剤が外添されたトナー(T1〜T30)を作製した。
実施例および比較例のキャリアは、次に示す方法により作製した。フェライト原料をボールミルにて混合した後、ロータリーキルンにて900℃で仮焼し、得られた仮焼粉を、湿式粉砕機により粉砕媒体としてスチールボールを用いて平均粒径2μm以下にまで微粉砕した。得られたフェライト微粉末をスプレードライ方式により造粒し、造粒物を1300℃で焼成した。焼成後、クラッシャを用いて解砕し、体積平均粒子径が約50μm、体積抵抗率が1×109Ω・cmのフェライト成分からなるコア粒子を得た。次にコア粒子を被覆するための被覆用塗液として、シリコーン樹脂(商品名:TSR115、信越化学社製)100重量部と、カーボンブラック(一次粒子径25nm、吸油量150ml/100g)3重量部とをトルエンに溶解および分散し、被覆用塗液を調製した。スプレー被覆装置により、コア粒子に対して前記被覆用塗液をスプレーし、前記コア粒子を被覆した。トルエンを完全に蒸発除去し、体積平均粒子径が50μm、シリコーン樹脂の膜厚が1μm、体積抵抗率が2×1010Ω・cm、飽和磁化65emu/g、のキャリアを作製した。
実施例および比較例の二成分現像剤として、トナー(T1〜T30)と前記キャリアとを混合することによって、表4に示す実施例1〜20および比較例1〜10の二成分現像剤を作製した。二成分現像剤の混合方法については、トナー6重量部とキャリア94重量部とをナウターミキサー(商品名:VL−0、ホソカワミクロン社製)に投入し、20分間攪拌混合することによって、実施例および比較例の二成分現像剤を作製した。
トナー帯電量は、吸引式小型帯電量測定装置(トレックジャパン社製:210HS−2A)を用いて測定した。
画像濃度は、一辺が3cmのベタ画像(100%濃度)をプリントし、その画像濃度を反射濃度計(マクベス社製:RD918)を用いて測定して評価した。評価基準は次の通りである。
○:良好。画像濃度が1.3以上であり、試験紙の繊維がトナーで完全に覆われた状態である。
△:やや不良。画像濃度が1.2以上1.3未満である。
×:不良。画像濃度が1.2未満であり、試験紙の繊維がトナーで不完全に覆われた状態である。
カブリ濃度は、画像形成装置31によってプリントした試験紙における、非画像部(0%濃度)の濃度であるカブリ濃度によって評価した。カブリ濃度の測定方法は、次の通りである。まず、白度計(日本電色工業社製:Z−Σ90 COLOR MEASURING SYSTEM)を用いて、予めプリント前の試験紙の白色度を測定した。次に、プリント後の試験紙の非画像部における白色度を、前記白度計を用いて測定し、プリント前の試験紙の白色度との差を求め、カブリ濃度とした。評価基準は次の通りである。
○:良好。カブリ濃度が0.6未満であり、肉眼ではカブリがほとんど見えない状態である。
△:やや不良。カブリ濃度が0.6以上1.0未満である。
×:不良。カブリ濃度が1.0以上であり、肉眼でカブリが明確に見える状態である。
20 感光体
21 帯電手段
22 露光手段
23 転写手段
24 クリーニング手段
25 定着手段
31 画像形成装置
100,110 トナー
101,111 着色樹脂粒子
102,112 ホウ素化合物
103,113 外添剤
104,114 キャリア
Claims (7)
- 外添剤は、表面が疎水化処理されたシリカから成る微粒子であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 着色樹脂粒子は、体積平均粒子径が5μm以上7μm以下であり、BET比表面積が1.5m2/g以上1.9m2/g以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナーと、磁性を有するキャリアとを含む二成分現像剤であって、
キャリアは、体積抵抗率が1×109Ω・cm以上2×1011Ω・cm以下であることを特徴とする二成分現像剤。 - キャリアは、コア粒子と、コア粒子を被覆する被覆層とを含んで構成され、
被覆層の厚みが0.5μm以上5μm以下であることを特徴とする請求項4に記載の二成分現像剤。 - キャリアが有する被覆層は導電剤を含み、
導電剤は、吸油量が90ml/100g以上170ml/100g以下のカーボンブラックであることを特徴とする請求項5に記載の二成分現像剤。 - 静電潜像を担持する感光体と、感光体表面を帯電させる帯電手段と、感光体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、感光体表面に形成される静電潜像に現像剤を供給して可視像を形成させる現像手段と、可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、感光体表面に残留する現像剤を除去するクリーニング手段と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
現像剤が請求項4〜6のいずれか1つに記載の二成分現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
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