JP2009230090A - 電子写真現像剤用キャリア、現像剤、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芯材の表面に被覆層を有する磁性キャリア粒子であって、前記被覆層中にイオン性液体、無機微粒子及び結着樹脂を含有する。
【選択図】図3
Description
に関する。
残留したトナーは、像担持体の表面に圧接配置されたブレード等のクリーニング部材によりクリーニングされる。近年、電子写真方式を用いたコピアやプリンタの技術は、モノクロからフルカラーへの展開が急速になりつつあり、フルカラーの市場は拡大する傾向にある。
粉砕法は、結着樹脂としての熱可塑性樹脂に、着色剤及び必要に応じて用いられる添加剤を添加したものを溶融混練した後、粉砕及び分級することによりトナーを製造する方法である。しかしながら、このようにして得られるトナーは、粒子径が大きくなり、高画質画像を形成することが困難である。
重合法としては、分散剤を含有する水性媒体中に、モノマー、重合開始剤、着色剤、電荷制御剤等を攪拌しながら添加して油滴を形成した後、重合する懸濁重合法が知られている。また、乳化重合又は懸濁重合を用いて得られる粒子を凝集、融着させる会合法も知られている。
しかしながら、このような方法では、トナーの粒子径を小さくすることができるものの、結着樹脂の主成分がラジカル重合することにより得られる重合体に限られるため、カラートナー等に好適なポリエステル樹脂やエポキシ樹脂を結着樹脂の主成分とするトナーを製造することができない。
そこで、ポリエステル樹脂を乳化分散させた後、得られた粒子を凝集、融着させることによりトナーを製造する方法が知られている(例えば、特許文献14、15参照)。これにより、微粒子の発生を抑制できることから、乳化ロスを低減することができる。
また、特定のケン化度を有するポリビニルアルコールを分散剤として用いて、粒子を凝集させることにより、粒子径が5〜25μmの会合体粒子を得る方法が知られている。しかしながら、このようにして得られる会合体粒子は、粒子径が大きくなりやすいという問題がある。
また、有機溶剤にトナー組成物と共にフィラーを添加し、粒子を不定型にする方法が知られている(例えば、特許文献17参照)。しかし、トナーにフィラーを入れた場合、トナーの粘弾性が上がり、定着下限の阻害が見られる。また、フィラーをトナー表面に存在させた場合、トナーの粘弾性の上昇はほとんど見られないが、トナー表層にフィラーの様な物質が存在すると、ワックスの染み出しの阻害、又は結着樹脂の溶け出しを阻害し、定温定着性、及びホットオフセット性への阻害も見られる。
また、他の目的として、キャリアが磁性体分散樹脂キャリアである場合では、そのキャリアにおける磁性体の脱離を防止し、高耐久性で、高画質なフルカラー複写画像を得るキャリア及び該キャリアを含む二成分系現像剤を提供することである。
また、他の目的として、二成分系現像剤の寿命を延ばし、多数枚の複写においても色汚れなどの画像劣化のない二成分系現像剤を提供することである。
さらにまた、他の目的として、上記現像剤を用いた画像形成方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
被覆率(%)=((Ds×ρs×W)/(4×Df×ρf))×100
(式中、Ds:キャリア芯材粒径、ρs:キャリア芯材真比重、W:キャリア芯材に対する無機微粒子の添加量の比、Df:無機微粒子の粒径、ρf:無機微粒子の真比重を表わす。)
(本発明のキャリアの体積平均粒径)
上記課題解決のため、本発明者らが詳細な検討を行なったところ、高画質化の観点からはキャリア粒径をできるだけ小さくすることが好ましいことが見いだされた。すなわち、現像極(磁極の強さ約1000エルステッド)において、磁気ブラシの穂立ちを密にすることで、静電潜像に忠実な現像が可能となり、ドット再現性の良い画像が得られることがわかった。磁気ブラシの密度はキャリアの磁化の強さが関係しており、キャリア粒子の磁気力を下げるにつれて磁気ブラシ密度が密になる。
また、キャリア磁化は1000(103/4π・A/m)即ち1KOeにおける磁気モーメントが、45(Am2/kg)以上90(Am2/kg)以下のときに高画質、キャリア付着防止の観点からより好適である。 これは、この範囲とすることで、キャリア粒子間の保持力が適正に保たれるので、キャリアまたは現像剤へのトナーの分散(混ざり)が素早く良好となるが、1KOeにおける磁気モーメントが45Am2/kg未満の場合は、磁気モーメント不足によりキャリア付着が生じ好ましくない。一方、1KOeにおける磁気モーメントが90Am2/kgを超える場合には、現像時に形成する現像剤の穂が硬くなり過ぎるため、画像細部の再現性が悪く精細な画像が得られないので好ましくない。
キャリア付着のドライビングフォースは特に交番電界印加における接触現像方法において、現像バイアス印加時に現像スリーブからキャリアヘの電荷注入によるキャリアの帯電が支配的因子となっていると考えられる、従ってキャリア付着を防止する手段としてはキャリアの比抵抗を高め電荷注入を抑制することが挙げられる。
キャリアコアとしては、電子写真用二成分キャリアとして公知のもの、例えば、フェライト、Cu−Znフェライト、Mnフェライト、Mn−Mgフェライト、Mn−Mg−Srフェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル等、キャリアの用途や使用目的に合わせ適宜選択して用いればよく、前記例示材料に限るものではないが、本発明の磁性キャリアは、キャリアコアは磁性金属酸化物粒子を樹脂中に分散させた樹脂キャリアコアであってもよい。特に樹脂キャリアの場合のバインダー中の磁性体等の脱離を防止するためには熱硬化性の樹脂をバインダーとし、直接重合法によりキャリアコアを得ることが効果的であり、さらにバインダー中に分散する磁性金属酸化物粒子の表面を親油化処理することで磁性金属酸化物粒子の分散性が向上し、バインダー樹脂との密着性を高め、磁性金属酸化物粒子の脱離を防止することがより良好となる。
本発明の磁性キャリアは、前記の磁性体粒子の表面に、又は磁性金属酸化物粒子とバインダー樹脂でコアを形成した後その表面に、イオン性液体および無機微粒子と結着樹脂からなる被覆層を設けることで、求められる抵抗値の制御を可能にしている。すなわち比抵抗の高い無機微粒子と結着樹脂とを用いてコアにコートを施すことで、被覆層の膜厚を厚く、かつ均一に形成できることによって高抵抗化を達成できる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
無機微粒子としては、カーボンブラック、酸化インジウム、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムのいずれかで、単独或いは複数で用いてもよい。ただし、被覆層中から離脱した場合、カラー画像についてはトナー粒子と混在し色汚れの原因となるため、白色であることが必要条件となる。このため、カラー画像ではカーボンブラック、酸化インジウムは使用することができない。
本発明における無機微粒子の被覆率は、無機微粒子のキャリアコアに対する被覆率であり、次式(1)で表される。
被覆率(%)=((Ds×ρs×W)/(4×Df×ρf))×100
(Ds:キャリアコア粒径、ρs:キャリアコア真比重、W:キャリアコアに対する無機微粒子の添加量の比、Df:無機微粒子の粒径、ρf:無機微粒子の真比重)
回転速度:2000rpm
最大粒度:2.0μm
最小粒度:0.1μm
粒度間隔:0.1μm
分散媒粘度:0.59mPa・s
分散媒密度:0.87g/cm3
粒子密度:無機微粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所社製)を用い測定した真比重値を入力
上記無機微粒子の含有量が前記式(1)で表される被覆率で70%未満では経時の膜削れによってキャリアコア表面が露出してしまう確率が高くなり、局所的に抵抗の低下が発生し、そのような状態が存在するキャリアがベタ画像中に現像してしまい、画像中に白抜けが発生してしまう。
無機微粒子の平均粒子径(D)は前述した無機微粒子の粒径Dfと同様に自動粒度分布測定装置CAPA−700(堀場製作所社製)にて体積平均粒径を測定する。
イオン性液体は液体であり、被覆層液の作成時に被覆樹脂(結着樹脂)と微分散しやすく、結果としてキャリア被覆層中に微分散状態で存在するため、局所的な抵抗低下は発生しない。また、イオン性液体は無色〜白濁であるため、被覆層が削れてトナー中に混入しても色汚れは発生しない。
本発明に用いられるイオン性液体は、イオン性液体としての一般的な物性、即ち、−100℃ないし200℃程度の広い温度領域で液体状態である、イオン伝導性が高い、不揮発性である、引火性・可燃性が無い、高い熱安定性を有するものであれば如何なるものでも用いることができる。
イオン性液体のイオン伝導性を測定する方法としては、密閉型伝電度測定セル、交流インピーダンスメータ(東亜電波工業社製、CM−40S)を用い、周波数10kHz、25℃で測定した。
イオン性液体は液体であり、被覆層中において無機微粒子表面層に含浸しやすく、少量で導電処理が可能である。イオン性液体で導電性処理した微粒子にて、被覆層中に分散されたものは、抵抗を下げる効果も得られ、イオン性液体は無色〜白濁であるため、被覆層が削れてトナー中に混入しても色汚れは発生しない。このように、イオン性液体にて導電処理した無機微粒子を含むことで、本発明は顕著な改善効果を有する。
さらに、少なくとも結着樹脂がシリコーン樹脂であることで、改善効果が顕著である。これは、シリコーン樹脂は表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるためである。
また、少なくとも結着樹脂としてアクリル樹脂を併用することで改善効果が顕著である。これは、アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので、耐磨耗性に非常に優れた性質を持ち、被覆膜削れや膜剥がれといった劣化が発生しづらいので、被覆層を安定的に維持することが可能であるとともに、強い接着性により導電性粒子など被覆層中に含有する粒子を強固に保持することができる。特に、被覆層膜厚よりも大きな粒径を有する粒子の保持には強力な効果を発揮することができる。
ここでいう架橋反応する他成分とは、例えばアミノ樹脂、酸性触媒などが挙げられるが、これに限るものではない。
ここでいうアミノ樹脂とはグアナミン、メラミン樹脂等を指すが、これらに限るものではない。
また、ここでいう酸性触媒とは、触媒作用を持つもの全てを用いることができる。例えば、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性基を有するものであるが、これらに限るものではない。
また、キャリアとしての磁気特性や電気抵抗等の調整のために、上記磁性金属酸化物粒子以外にも非磁性金属酸化物粒子を併用することが可能であり、例えば、Al2O3、SiO2、CaO、TiO2、V2O5、CrO2、MnO2、α−Fe2O3、CoO、NiO、CuO、ZnO、SrO、Y2O3、ZrO2等を挙げることができる。
非磁性金属酸化物粒子を併用する場合には、比重や形状が類似している粒子を用いるのがバインダーとの密着性、キャリア強度を高めるためにより好ましい。磁性キャリアでは非磁性金属酸化物粒子としてヘマタイトを組み合せて用いていることが好ましい。
磁性体分散型樹脂キャリアを製造する方法としては、直接的にモノマーと少なくとも磁性の金属酸化物粒子を混合、重合してキャリアを得る方法がある。重合に用いられるモノマーとしては、後述するビニル系モノマーの他にエポキシ樹脂の出発原料となるビスフェノール類とエピクロルヒドリン、フェノール樹脂のフェノール類とアルデヒド類、尿素樹脂の尿素とアルデヒド類、メラミンとアルデヒド類等が用いられる。例えば、硬化系フェノール樹脂を用いたキャリアの製造方法としては、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金属酸化物粒子、好ましくは親油化処理した金属酸化物粒子を入れ、重合して磁性キャリアを得る。
疎水性基をもつシラン系カップリング剤として例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシ)シラン等を挙げることができる。
アミノ基をもつシラン系カップリング剤としては、γ−アミノプロピルエトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
エポキシ基をもつシラン系カップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)トリメトキシシラン等が挙げられる。
ここで言うビニル系モノマーとしては例えば、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−ニトロスチレン等のスチレン誘導体と、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン及び不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンなどの不飽和ジオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類;メタクリル酸及び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等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸及びアクリル酸メチル、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等のアクリル酸エステル類;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等のビニルエーテル類;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等のビニルケトン類、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−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体;アクロレイン類などが挙げられ、これらの中から1種又は2種以上使用して重合させたものが用いられる。
(0099)
[トナー]
さらに、本発明のキャリアは、トナーがカラートナーである場合には、改善効果が顕著である。これはカラー画像においては、本発明のキャリアは、被覆層にカーボンブラックを含有していないので、膜削れ等に伴うカーボンブラックによる画像の色汚れを生じない。従って、色再現性が重要視されたカラー現像剤に非常に向いている。ここでいうカラートナーとは、一般的にカラー単色で用いられるカラートナーだけではなく、フルカラー用として用いられるイエロー、マゼンダ、シアン、レッド、グリーン、ブルーなどに加え、ブラックトナーも含まれる。
本発明でいうトナーとは、モノクロトナー、カラートナー、フルカラートナーを問わず、一般的にいうトナー全てを含む。例えば、従来より用いられている混練粉砕型のトナーや、近年用いられるようになってきた多種の重合トナーなどが挙げられる。さらに、離型剤を有するいわゆるオイルレストナーも用いることができる。本発明のキャリアは耐スペント性が優れているため、長期にわたり良好な品質を維持できる。特にオイルレスフルカラートナーにおいては、結着樹脂が軟らかいため一般的にスペントし易いと言われるが、本発明のキャリアは非常に向いていると言える。
マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練される結着樹脂としては、後記の変性、未変性ポリエステル樹脂の他に、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう荷電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
離型剤(ワックス)としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、結着樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラーとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラーにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温耐オフセットに対し効果を示す。
なお、本発明におけるワックスの融点は、示差走査熱量計(DSC)による最大吸熱ピークとした。
樹脂微粒子としては、ソープフリー乳化重合法により得られた平均粒径0.05ないし1μm程度のポリメチルメタクリレートやポリスチレン微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理されたシリカ及び疎水化処理された酸化チタンを併用し、疎水化処理されたシリカの外添量より疎水化処理された酸化チタンの外添量を多くすることにより湿度に対する帯電の安定性にも優れたトナーとすることができる。
上記した無機微粒子や樹脂微粒子はトナー中に含有(内添)させることにより外添した場合より効果は減少するが転写性や耐久性を向上させる効果が得られるとともにトナーの粉砕性を向上させることができる。また、外添と内添を併用することにより外添した微粒子が埋め込まれることを抑制することができるため優れた転写性が安定して得られるとともに耐久性も向上する。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、p−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、p−クロルフェニルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−トリクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−トリクロルシラン、ジベンジル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−2−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−3,3−ジメチルベンジル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−ジエチル−クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
この他チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤も使用可能である。この他、クリーニング性の向上等を目的とした外添剤として、脂肪酸金属塩やポリフッ化ビニリデンの微粒子等の滑剤等も併用可能である。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、その副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望な帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行なっても、安定した画像品質が得られて、トナー吹きも抑制できることが判った。
次いで、外添剤の母体トナーへ外添が行われるが、母体トナーと外添剤とをミキサー類を用いて、混合・攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー表面に被覆される。このとき、無機微粒子や樹脂微粒子等の外添剤が均一にかつ強固に母体トナーに付着させることが耐久性の点で重要である。以上はあくまでも例でありこれに限るものではない。
上記トナーは、前記キャリアと混合して電子写真用現像剤とした時に、現像領域に長期に渡って安定した現像剤量を供給することができ、画像の濃度ムラの生じない高品位な画質を安定して得ることができる。
この結果、現像領域に搬送される現像剤量が安定し、画像の濃度ムラを長期に渡って抑えることができる。この時、無機微粒子の一次粒子径が110nm未満であると、現像剤の嵩上昇に十分な効果が得られず、ラン経時での嵩変動率も大きくなる。また、無機微粒子の含有量が1.0重量部未満であると、現像剤中に遊離する無機微粒子が少ないため、現像剤の嵩上昇に十分な効果が得られない。なお、上記外添剤に用いる無機微粒子の具体例としては、既述の無機微粒子が挙げられる。
層状無機鉱物は厚さ数nmの層が重ね合わさってできている無機鉱物の事を言い、変性するとはその層間に存在するイオンに有機物イオンを導入することを言う。例えば、特表2006−500605号公報、特表2006−503313号公報、特開2003−202708号公報に述べられている層状無機物質などが具体例として挙げられる。このような物質構造は、広義にはインターカレーションに包含されるものである。
変性層状無機鉱物はその変性された層状構造により親水性が変化する。つまり、層状無機鉱物を変性すること無しに水系媒体中に分散して造粒するトナーに用いると、水系媒体中に層状無機鉱物が移行し、トナーを異形化(いわゆる、真球状でない形状に)することができないが、変性することにより、疎水性が高くなって造粒時にトナーが容易に異形化すると共に、分散して微細化し、電荷調整機能を十分に発揮する。すなわち、かかる変性無機鉱物は、トナーの製造時に粒子を微細化すると共に粒子形状を異形化し、かつ、トナー粒子の表面部分に特に多く存在して電荷調節機能を果たすと共に、低温定着にも貢献する。このとき、トナー材料中の変性層状無機鉱物の含有量は、0.05〜5重量%であることが好ましい。
前記第4級アルキルアンモニウムとしては、トリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムなどが挙げられる。
前記有機物イオン変性剤としては分岐、非分岐または環状アルキル(C1〜C44)、アルケニル(C1〜C22)、アルコキシ(C8〜C32)、ヒドロキシアルキル(C2〜C22)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を有する硫酸塩、スルフォン酸塩、カルボン酸塩、またはリン酸塩が挙げられる。エチレンオキサイド骨格を持ったカルボン酸が望ましい。
一般式(1) R1(OR2)nOSO3M …(1)
(式中、R1は炭素数13を有するアルキル基、R2は炭素数2から6を有するアルキレン基を表す。nは2から10の整数を表し、Mは1価の金属元素を表す。)
通常のトナー成分のスペントであれば、帯電が低下するのが一般的であるが、本発明の負帯電性トナーでは帯電が上昇する。文章などの画像面積の少ないチャートでは特に帯電量が変化することは無いが、写真やポスター画像など画像面積が多いチャートでは帯電量が上昇する。画像面積が多いチャートではトナー消費量が多く、トナー消費量とともに帯電量も上昇していく。
すなわち、キャリア表面に蓄積したスペント物を除去することが必要であり、これを達成する目的から、本発明におけるキャリアは、キャリア芯材上に結着樹脂及び無機微粒子を含む被覆層を有し、このキャリア被覆層中に含有される微粒子によってキャリア表面に凹凸を持たせることでキャリア同士の自己研磨によりスペント物を除去する。また、除去しきれなく帯電上昇することを抑える目的で、被覆層にイオン性液体を用いる。イオン性液体を含有させることで、帯電のリーク効果が得られ、帯電上昇が抑制される。
しかしながら、スペント物を除去するためにはキャリア表面の凹凸だけでは帯電量の上昇を十分に抑えることはできない。本発明でトナーに添加している一次粒子径が110nm以上である無機微粒子は現像剤中で一部が遊離して存在する。これら無機微粒子がキャリア表面に存在するスペント物を削る効果があるため、キャリア表面にスペント物が蓄積せず帯電上昇が抑制できる。
また、本発明の検討によれば、耐熱保存性を維持しつつ、より低温定着性を効果的に発揮し、プレポリマーによる変性後の耐オフセット性を付与するには、該酸性基含有ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることが好ましい。これは、1,000未満ではオリゴマー成分が増加するため耐熱保存性が悪化し、30,000を超えると立体障害によりプレポリマーによる変性が不十分となり耐オフセット性が悪化するためである。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。試料の分子量測定に当たっては、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、作成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.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。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行う。
試料調整 :ポリエステル0.5gをTHF120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解する。さらにエタノール30mlを添加して試料溶液とする。
測定は記載の装置にて計算することができるが、具体的には次のように計算する。
予め標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料重量
(ただしNはN/10KOHのファクター)
*酸価は具体的に次のような手順で決定される。
測定装置 :電位差自動滴定装置 DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)
使用電極 :DG113−SC(メトラー・トレド社製)
解析ソフト:LabX Light Version 1.00.000
装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
測定温度 :23℃
*測定条件は以下の通りである。
Stir
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE [mV] 0.5
dt [s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
at maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n = 1
comb. termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
Tgの測定方法について概説する。Tgを測定する装置として、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。
まず、試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットに乗せ、電気炉中にセットする。次に、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行う。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出する。
THF不溶分がある場合、前記トナーの酸価は、THFを溶媒として酸価を測定した時の値を示す。
(トナーの酸価の測定方法)
JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行う。
試料調整 :トナー0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)を前記ポリエステルの代わりに用いて行った。
い。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。
これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1及びB1と少量のB2の混合物である。
PEの重量平均分子量(Mw)は、10000〜300000、好ましくは14000〜200000である。そのMn(数平均分子量)は、1000〜10000、好ましくは1500〜6000である。また、UMPEに対しては、無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているもの、例えば、ウレタン結合で変性されているものも併用することができる。UMPEとPEは少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、UMPEのポリエステル成分とPEは類似の組成が好ましい。
測定装置の条件は、上述の酸価の測定と同様とする。
試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。その後100℃±5℃の浴中に浸して加熱する。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。さらに分解を完全にするため再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁を良く洗う。この液を前記電極を用いてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行いOH価を求める(JISK0070−1966に準ずる。)。
ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これにポリイソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらに、このAにアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステル(UMPE)を得る。
この変性ポリエステルの数平均分子量は、1000〜10000、好ましくは1500〜6000である。PICを反応させる際およびAとBを反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。
(水系媒体中でのトナー製造法)
本発明で用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。例えば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果を上げることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
上記カチオン性界面活性剤の商品名としては、サーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(以上、大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
また、微粒子ポリマーも無機分散剤と同様な効果が確認された。例えば、MMAポリマー微粒子1μm、及び3μm、スチレン微粒子0.5μm、及び2μm、スチレン−アクリロニトリル微粒子ポリマー1μm、(PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製))などがある。
例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、または、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ピニル、プロピオン酸ピニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、あるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできる。
また、造粒中に含有される有機溶剤濃度が低い場合、液滴が合一した際、液滴粘度が高く、完全な一粒子とはならず、外れてしまう。このため、最適な条件を設定する必要があり、また条件選択でトナー形状を適宜調整することができる。
トナー中の円形度が0.925未満である粒子の含有量は、15%以下であることが好ましい。平均円形度が0.925未満であると、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.970を超えると、ブレードクリーニング等を採用している画像形成装置では、感光体上及び転写ベルト等のクリーニング不良が発生し、画像上の汚れが発生することがある。例えば、写真画像等の画像面積率の高い画像を形成する場合、給紙不良等で未転写画像を形成したトナーが感光体上に蓄積して画像の地汚れが発生したり、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染して、本来の帯電能力を発揮できなくしたりすることがある。
Dv/Dnが1.30を超えてしまうと、トナー粒子個々の粒径のバラツキが大きく、現像の際などでトナーの挙動にバラツキが発生し、微小ドットの再現性を損なってしまうことになり、高品位な画像は得られなくなる。さらに好ましくは、Dv/Dnは1.00〜1.20の範囲であり、より良好な画像が得られる。
逆に、トナーの粒子径が前記範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.30よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
多色現像で転写せしめるフルカラー複写機を用いた場合においては、白黒複写機に用いられる一色の黒トナーの場合と比較して感光体上のトナー量が増加し、従来の不定形トナーを用いただけでは転写効率を向上させることが困難である。
さらに、通常の不定形トナーを用いた場合には、感光体とクリーニング部材との間や、中間転写体とクリーニング部材との間、及び/又は、感光体と中間転写体間でのズリ力や摺擦力のために、感光体表面や中間転写体表面にトナーの融着やフィルミングが発生して転写効率が悪化しやすい。フルカラー画像の生成においては4色のトナー像が均一に転写されにくく、さらに、中間転写体を用いる場合には、色ムラやカラーバランスの面で問題が生じやすく、高画質のフルカラー画像を安定して出力することは容易ではない。
(2μm以下粒経、円形度)
本発明におけるトナーの2μm以下の粒子率、円形度及び平均円形度はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)により計測できる。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水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フォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、さらに測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
トナーの平均粒径及び粒度分布はカーコールターカウンター法による。トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。本発明においてはコールターカウンターTA−II型を用いて、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)に接続して測定した。
まず、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フォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
本発明に係わる体積分布から求めた体積基準の体積平均粒径(Dv)及び個数分布から求めた個数平均粒径(Dn)とその比Dv/Dnを求める。
図1に本発明の現像剤を使用するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略構成を示す。図2はプロセスカートリッジ全体を示し、感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を備えている。
上述のプロセスカートリッジや画像形成装置に充填された現像剤の現像によって消費されるトナーと一緒にキャリアを追加し、現像機内のキャリアを少しずつ入れ替えることにより、帯電量の変化や、抵抗の変化を抑制し、画像濃度を安定化するために補給用現像剤が用いられる。本発明のキャリアはこのような補給用として使用されても、もちろん好ましい特性が得られるが、本発明のキャリア1質量部に対して、トナーを2〜50質量部の配合割合で含有する補給用現像剤であることが好ましい。キャリア1質量部に対してトナーが2質量部未満であると、現像剤収納部材でキャリア同士が凝集し、現像装置への安定した供給性が得られない。また、キャリア1質量部に対してトナーが50質量部を超えると、現像装置に供給されるキャリアの量が、トナーの量に対して不足し、現像装置内において安定したトナー帯電量が得られない。
<キャリアの製造例>
(キャリア1)
・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40%、メタノール10%、水50%) 6部
・親油化処理したバリウムフェライト 100部
上記材料と、28%アンモニア水、水をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら40分間で85℃まで昇温・保持し、3時間反応・硬化させた。その後、30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)で180℃で乾燥して、球状のキャリアコア粒子(a)を得た。
このキャリアコア粒子(b)の切断面をFE−SEM観察したところ、粒子表面近傍に樹脂とα−Fe2O3からなるコート層が形成されていることが判明した。
[キャリア被覆層]
・シリコーン樹脂溶液[固形分23質量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 432.2部
・アミノシラン[固形分100質量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.66部
・無機微粒子A(酸化アルミニウム 粒径:0.40μm、真比重:3.9
[粒子粉体固有抵抗:12Ω・cm]) 145部
・イオン性液体 IL−A2(栄化学工業株式会社製) 20部
・トルエン 300部
をホモミキサーで10分間分散し、シリコーン樹脂被覆膜形成溶液を得た。
芯材としてキャリアコア粒子(b)を3400部用い、上記被覆膜形成溶液を液流量40g/minにて芯材表面に膜厚0.35μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。次いで得られたキャリアを電気炉中にて200℃で1時間放置して焼成した。冷却後キャリアバルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、D/h:1.1、体積固有抵抗:13.9[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア1]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が91%であった。得られたキャリアの個数平均粒径は36.5μm、真比重は3.65g/cm3であった。
(トナーバインダーの合成)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート188部と2時間反応を行いイソシアネート含有プレポリマー(1)を得た。次いでプレポリマー(1)267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステル(1)を得た。上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル(a)を得た。ウレア変性ポリエステル(1)200部と変性されていないポリエステル(a)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー(1)を単離した。Tgは62℃であった。
ビーカー内に前記のトナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液240部、ペンタエリスリトールテトラベヘネート(融点81℃、溶融粘度25cps)20部、C.I.Pigment Yellow154の生顔料4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去した。分散スラリーを減圧濾過した後、濾過ケーキを得た。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い、ケーキ状物を得た。これを、[濾過ケーキ1]とする。
トナー色汚れ、キャリア付着、画像濃度、耐久性(帯電低下量、抵抗低下量)を評価した結果を表2に示す。
[色汚れ]
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製imagioNeo C455)改造機にて0.5%画像面積の画像チャートを30,000枚までランニングした後でのイエロー単色画像のΔE値の評価を行った。初期および30000枚後のイエロー単色画像を出力し、下記式に従って、ΔE値を求める。ΔEが2以下は色汚れがない(○)、ΔEが2〜4は色汚れが目立たず(△)色調変化は指摘されない、ΔEが4以上は明らかに色汚れが目立ち(×)色調変化を指摘される。
画像出力後、画像濃度をX−RITE938(x−rite社製)により測定。イエロー画像濃度が1.4±0.5のポイントでのCIEL*、CIE a*、CIE b*を3点測定し平均値を求め、下記式(3)に代入し、ΔE値を算出する。
ΔE=√((初期L*)2+(初期a*)2+(初期b*)2)−√((ラン後L*)2+(ラン後a*)2+(ラン後b*)2)
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製imagioNeo C455)改造機に現像剤をセットし、帯電電位DC740V、現像バイアス600Vに設定(地肌ポテンシャルを140Vに固定)し、ドット形成ハーフトーンを現像した感光体表面に付着しているキャリア個数をルーペ観察により5視野カウントし、その平均の100cm2当たりのキャリア付着個数をもってエッジキャリア付着量とした。評価は、◎:20個以下、○:21個以上60個以下、△:61個以上80個以下、×:81個以上とし、◎○△を合格とし×を不合格とした。
単色モードで50%画像面積の画像チャートを300,000枚ランニング出力した後、ベタ画像をリコー社製6000ペーパーに画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定を行った。表2に、測定値が、1.8以上2.2未満の場合は◎で、1.4以上1.8未満の場合は○で、1.2以上1.4未満の場合は△で、および、1.2未満の場合は×で表示した。
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製imagioNeo C455)改造機に現像剤をセットし、単色モードで50%画像面積の画像チャートにて300,000枚のランニング評価を行った。そして、このランニングを終えた現像剤の帯電低下量をもって判断した。また、抵抗低下量は単色モードにて0.5%画像面積の画像チャートで300,000枚のランニング評価を行った。そして、このランニングを終えたキャリアの抵抗低下量をもって判断した。
被覆層処方が以下に記すアクリル樹脂系とシリコーン樹脂系の混合系に変更した以外は実施例1と同様にして、D/h:0.9、体積固有抵抗:14.1[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア2]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が88%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%) 34.2部
・グアナミン溶液(固形分70質量%) 9.7部
・酸性触媒(固形分40質量%) 0.19部
・シリコーン樹脂溶液[固形分20質量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 432.2部
・アミノシラン[固形分100質量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 3.42部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
・無機微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] ) 135部
こうして得た[キャリア2]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行った。結果を表2に示す。
実施例1において無機微粒子Aを添加しなかった以外は実施例1と同様にして、体積固有抵抗:10.8[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア3]を得た。
こうして得た[キャリア3]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行った。結果を表2に示す。
被覆層処方が以下に記すアクリル樹脂系とシリコーン樹脂系の処方比を変更した以外は実施例2と同様にして、D/h:1.9、体積固有抵抗:13.1[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア4]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が83%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%) 17.1部
・グアナミン溶液(固形分70質量%) 4.85部
・酸性触媒(固形分40質量%) 0.10部
・シリコーン樹脂溶液[固形分20質量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]216.2部
・アミノシラン[固形分100質量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 1.68部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
・無機微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] ) 135部
・トルエン 1600部
こうして得た[キャリア4]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行った。結果を表2に示す。
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコーン樹脂系の処方比を変更した以外は実施例2と同様にして、D/h:0.4、体積固有抵抗:15.5[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア5]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が83%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%) 158.8部
・グアナミン溶液(固形分70質量%) 49.6部
・酸性触媒(固形分40質量%) 0.88部
・シリコーン樹脂溶液[固形分20質量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 743.2部
・アミノシラン[固形分100質量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 1.68部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
・無機微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] ) 135部
・トルエン 1600部
こうして得た[キャリア5]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行った。結果を表2に示す。
・フェノール 7部
・ホルマリン溶液 10.5部
(ホルムアルデヒド40%、メタノール10%、水50%)
・親油化処理したバリウムフェライト粉 73部
・親油化処理したα−Fe2O3 15部
上記材料と塩基性触媒として28質量%アンモニア水2部、および水15部をフラスコに入れ、撹拌、混合しながら40分間で85℃まで昇温・保持し、3時間反応・硬化させた。その後、30℃まで冷却し、100部の水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)に70℃で乾燥して、バリウムフェライトとα−Fe2O3とをフェノール樹脂をバインダーとして結合した球状のキャリアコア(c)を得た。
このキャリアコア粒子の切断面をFE−SEM観察したところ、粒子表面近傍に樹脂とα−Fe2O3からなるコート層が形成されていることが判明した。
こうして得た[キャリア6]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。結果を表2に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が104%であった。
実施例1において、無機微粒子添加量を145部から75部へと減量した以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:13.5[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア7]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が47%であった。
こうして得た[キャリア7]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。結果を表2に示す。
実施例1において、イオン性液体をIL−A2からIL−P14(広栄化学工業株式会社製)に変更し、30部へと増量した以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:13.8[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア8]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が91%であった。
こうして得た[キャリア8]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。結果を表2に示す。
実施例1において、イオン性液体をIL−A2からIL−IM1(広栄化学工業株式会社製)に変更した以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:16.1[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア9]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が91%であった。
こうして得た[キャリア9]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。結果を表2に示す。
実施例1のトナー濃度7重量%の現像剤を用いた。また、[トナー1]85部と[キャリア1]15部を現像剤収納容器に充填し補給用現像剤を得た。評価した結果を表2に示す。
[キャリア被覆層]
・シリコーン樹脂溶液[固形分23質量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 432.2部
・アミノシラン[固形分100質量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.66部
・無機微粒子A(酸化アルミニウム 粒径:0.40μm、真比重:3.9
[粒子粉体固有抵抗:12Ω・cm]) 145部
・カーボンブラック MA100R(三菱化学工業株式会社製) 20部
・トルエン 300部
をホモミキサーで10分間分散し、シリコーン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として実施例1で用いたキャリアコア粒子(b)を3400部用い、実施例1と同様にキャリア化した。D/h:1.1、体積固有抵抗:12.9[Log(Ω・cm)]、磁化:58Am2/kgの[キャリア10]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機微粒子は芯材に対して被覆率が91%であった。
こうして得た[キャリア10]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。結果を表2に示す。
一方、比較例2では、色汚れが発生し、実用上使用できない結果となったこと、また、比較例1では100,000枚までの結果は良好であったが、300,000枚では抵抗低下してしまい、白抜け画像が発生したことが明瞭である。
まず、キャリアとトナーを以下の条件で製造した。
[キャリア11]
・シリコン樹脂溶液[固形分23重量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 432.2部
・アミノシラン[固形分100重量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.66部
・無機微粒子A(酸化アルミニウム 粒径:0.40μm、真比重:3.9)
[粒子粉体固有抵抗:12Ω・cm] 145部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]
・トルエン 300部
をホモミキサーで10分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として平均粒径;35μm焼成フェライト粉(真比重5.5)5000部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.35μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて200℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、D/h:1.1、体積固有抵抗:13.9[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am2/kgの[キャリア11]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が93%であった。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応槽中に無水トリメリット酸44部を添加し、常圧下、180℃で2時間反応させて、未変性ポリエステル樹脂を合成した。
得られた未変性ポリエステル樹脂は、数平均分子量が2500、重量平均分子量が6700、ガラス転移温度が43℃、酸価が25mgKOH/gであった。
水1200部、カーボンブラックPrintex35(デクサ社製;DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)540部及び未変性ポリエステル樹脂1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを調製した。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、未変性ポリエステル樹脂378部、カルナバワックス110部、サリチル酸金属錯体E−84(オリエント化学工業社製)22部及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下、80℃まで昇温し、80℃で5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却した。次に、反応容器中に、マスターバッチ500部及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して原料溶解液を得た。
得られた原料溶解液1324部を反応容器に移し、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で3パスして、C.I.ピグメントレッド及びカルナバワックスを分散させ、ワックス分散液を得た。
次に、ワックス分散液に未変性ポリエステル樹脂の65重量%酢酸エチル溶液1324部を添加した。上記と同様の条件でウルトラビスコミルを用いて1パスして得られた分散液200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)3部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、30分間攪拌し、トナー材料の分散液を得た。
直径20mmのパラレルプレートを備えたパラレルプレート型レオメータAR2000(ディー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、ギャップを30μmにセットし、トナー材料の分散液に対して、25℃において、せん断速度30000秒−1で30秒間せん断力を加えた後、せん断速度を0秒−1から70秒−1まで20秒間で変化させた時の粘度(粘度A)を測定した。また、パラレルプレート型レオメータAR2000を用いて、トナー材料の分散液に対して、25℃において、せん断速度30000秒−1で30秒間せん断力を加えた時の粘度(粘度B)を測定した。この結果を下記表3に示した。
得られた中間体ポリエステル樹脂は、数平均分子量が2100、重量平均分子量が9500、ガラス転移温度が55℃、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が51mgKOH/gであった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イソホロンジアミン170部及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応させ、ケチミン化合物を合成した。得られたケチミン化合物のアミン価は、418mgKOH/gであった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、水683部、反応性乳化剤(メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩)エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400rpmで15分間撹拌し、乳濁液を得た。乳濁液を加熱して、75℃まで昇温して5時間反応させた。次に、1重量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を添加し、75℃で5時間熟成して、樹脂粒子分散液を調製した。
本発明においては、トナー材料液の分散質粒径、分散粒径分布の測定に「マイクロトラックUPA−150」(日機装社製)を用いて測定し、解析ソフト「マイクロトラック パーティクルサイズ アナライザ−Ver.10.1.2−016EE」(日機装社製)を用いて解析を行った。具体的にはガラス製30mlサンプル瓶にトナー材料液、次いでトナー材料液作製に用いた溶媒を添加し、10質量%の分散液を調製した。得られた分散液を「超音波分散器W−113MK−II」(本多電子社製)で2分間分散処理した。
分布表示:体積、粒径区分選択:標準、チャンネル数:44、測定時間:60sec、測定回数:1回、粒子透過性:透過、粒子屈折率:1.5、粒子形状:非球形、密度:1g/cm3溶媒屈折率の値は日機装社発行の「測定時の入力条件に関するガイドライン」に記載されている値のうちトナー材料液に用いた溶媒の値を用いた。
水系媒体1200部に、油相混合液867部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合して、分散液(乳化スラリー)を調製した。
次に、撹拌機及び温度計をセットした反応容器中に、乳化スラリーを仕込み、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、分散スラリーを得た。
具体的にはガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬社製)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II、本多電子社製)で10分間分散処理した。前記分散液を、前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2%になるように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
得られた濾過ケーキに10重量%塩酸を加えて、pHを2.8に調整し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
さらに、得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、最終濾過ケーキを得た。
得られた最終濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母粒子を得た。
得られたトナー母粒子100部に対し、外添剤として一次粒子径140nmの疎水性シリカ1.0部と、一次粒子径15nmの疎水化酸化チタン0.5部と、一次粒子径12nmの疎水性シリカ1.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合処理し、トナーを製造した。これを、[トナー2]とする。
なお、色汚れ、キャリア付着、画像濃度、耐久性は、実施例1と同様にして行った。
クリーニング性は、以下のようにして評価した。初期並びに1000枚及び10万枚印
刷した後に、クリーニング工程を通過した感光体上の残存するトナーを、スコッチテープ
(住友スリーエム社製)を用いて白紙に移し、マクベス反射濃度計RD514型で測定し
、ブランクとの差が0.01以下のものを良好(○)、0.01を越えるものを不良(×
)として判定した。
上記画像濃度測定において、300000枚出力前後にベタ画像をリコー社製6000
ペーパーに各3枚出力し、これらの画像の4端と中央の画像濃度をX−Rite(X−R
ite社製)により測定した。これら5点の濃度の最大値と最小値の差を取り、5点の平
均値で割った数値をベタ濃度ばらつき値として使用する。評価は◎:0.1未満、○:0.15未満、△:0.2未満、×:0.2以上とし、◎○△を合格とし×を不合格とした。
上記画像濃度測定において、300000枚出力後にベタ画像をリコー社製6000ペ
―パーに連続100枚出力し、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定
した。これら100枚の画像濃度の最大値と最小値の差を取った数値をベタ濃度追従性と
して使用する。評価は◎:0.1未満、○:0.15未満、△:0.2未満、×:0.2
以上とし、◎○△を合格とし×を不合格とした。
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の混合系に変更した以外は
実施例10と同様にして、D/h:0.9、体積固有抵抗:14.1[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am2/kgの[キャリア12]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が83%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 34.2部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 9.7部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.19部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 432.2部
・アミノシラン[固形分100重量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 3.42部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]
・無機酸化微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9)
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] 97部
こうして得た[キャリア12]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の処方比を変更した以外は実施例11と同様にして、D/h:1.9、体積固有抵抗:13.1[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am2/kgの[キャリア13]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が83%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 17.1部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 4.85部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.10部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 216.2部
・アミノシラン[固形分100重量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 1.68部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]
・無機酸化微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9)
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] 97部
・トルエン 1600部
こうして得た[キャリア13]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の処方比を変更した以外は実施例11と同様にして、D/h:0.4、体積固有抵抗:16.5[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am2/kgの[キャリア15]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が83%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 158.8部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 49.6部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.88部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 743.2部
・アミノシラン[固形分100重量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 1.68部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]
・無機酸化微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9)
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] 97部
・トルエン 1600部
上記により得た[キャリア14]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例11において、キャリア被覆膜形成溶液の組成分である無機酸化物微粒子D(酸化アルミニウム97部の代わりに酸化チタン(アナターゼ)E[粒径:0.35μm、真比重5.0]を110部使用したこと以外は実施例11と同様にして、D/h:0.9、体積固有抵抗:16.5[Log(Ω・cm)]の[キャリア15]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる微粒子は芯材に対して被覆率が73%であった。
上記により得た[トナー2]と[キャリア15]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
キャリアの重量平均粒径が18μm(真比重5.7)を用い、被覆層処方が以下に記す通り以外は実施例10と同様にして、D/h:0.9、体積固有抵抗:15.7[Log(Ω・cm)]、磁化:66Am2/kgの[キャリア16]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が71%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 68.4部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 19.4部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.38部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 864.4部
・アミノシラン[固形分100重量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.46部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]
・無機酸化微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9)
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] 195部
上記により得た[キャリア16]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
キャリアの重量平均粒径が71μm(真比重5.3)、被覆層処方が以下に記す通り以外は実施例10と同様にして、D/h:0.6、体積固有抵抗:14.5[Log(Ω・cm)]、磁化:69Am2/kgの[キャリア17]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が78%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 34.2部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 9.7部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.19部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 292.9部
・アミノシラン[固形分100重量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.42部
・イオン性液体 IL−A2(広栄化学工業株式会社製) 20部
[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]
・無機酸化微粒子B(酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9)
[粒子粉体固有抵抗:13Ω・cm] 60部
・トルエン 800部
上記により得た[キャリア17]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例11において、磁化の低い35μm焼成フェライト(真比重5.4)を用い、磁化が35Am2/kgに変更になった以外は同様にして、D/h:0.9、体積固有抵抗:13.9[Log(Ω・cm)]の[キャリア18]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が83%であった。
上記により得た[キャリア18]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例11において、磁化の高い35μm焼成フェライト(真比重5.5)を用い、磁化が93Am2/kgに変更になった以外は同様にして、D/h:0.9、体積固有抵抗:14.1[Log(Ω・cm)]の[キャリア19]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が83%であった。
上記により得た[キャリア19]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10において、無機微粒子添加量を110部から75部へと減量した以外は実施例10と同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:13.5[Log(Ω・cm)]、磁化:69Am2/kgの[キャリア20]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が43%であった。
上記により得た[キャリア20]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10において、イオン性液体をIL−A2[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]からIL−P14[イオン伝導度:1.8×10−3S/cm](広栄化学工業株式会社製)に変更し、30部へと増量した以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:13.8[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am2/kgの[キャリア21]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が93%であった。
上記により得た[キャリア21]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10において、イオン性液体をIL−A2[イオン伝導度:6.1×10−5S/cm]からIL−IM1[イオン伝導度:1.5×10−2S/cm](広栄化学工業株式会社製)に変更し、30部へと増量した以外は同様にして、D/h:1.1、体積固有抵抗:16.3[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am2/kgの[キャリア22]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が93%であった。
上記により得た[キャリア22]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10のトナーに用いた一次粒子径140nmの疎水性シリカを2.0部に変更した以外は実施例10と同様にしてトナーの製造を行い[トナー3]を得た。
上記により得た[キャリア11]と[トナー3]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10のトナーに用いた一次粒子径140nmの疎水性シリカを一次粒子径110nmの疎水性シリカに変更した以外は実施例10と同様にしてトナーの製造を行い[トナー4]を得た。
上記により得た[キャリア11]と[トナー4]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10のトナーに用いた一次粒子径140nmの疎水性シリカを一次粒子径150nmのチタンドープシリカに変更した以外は実施例10と同様にしてトナーの製造を行い[トナー5]を得た。
上記により得た[キャリア11]と[トナー5]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
下記組成分をホモミキサーで10分間分散し、キャリア被覆層用のシリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。
〔キャリア被覆膜形成溶液の組成〕
・シリコン樹脂溶液[固形分23重量%
(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 432.2部
・アミノシラン[固形分100重量%
(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.66部
・カーボンブラック MA100R(三菱化学工業株式会社製) 20部
・トルエン 300部
キャリア芯材として平均粒径;35μmの焼成フェライト粉(真比重5.5)5000部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.35μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて200℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、体積固有抵抗:12.9[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am2/kgの[キャリア23]を得た。
上記により得た[キャリア23]と[トナー2]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10のトナーに用いた一次粒子径140nmの疎水性シリカを一次粒子径90nmの疎水性シリカに変更した以外は実施例10と同様にしてトナーの製造を行い[トナー6]を得た。
上記により得た[キャリア11]と[トナー6]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
実施例10トナーに用いた一次粒子径140nmの疎水性シリカ1.0部を0.8部に変更した以外は実施例10と同様にしてトナーの製造を行い[トナー7]を得た。
上記により得た[キャリア11]と[トナー7]を、実施例10と同様の方法により現像剤化し、評価を行った。現像剤の主要な特性を下記表3に、また評価結果を下記表4に示す。
得られたトナーについて、体積平均粒子径Dv、個数平均粒子径Dn、粒度分布Dv/Dn、平均円形度、形状計数を以下のようにして測定した。
Dv及びDnは、粒度測定器マルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)を用いて、アパーチャー径100μmで測定した。また、得られた結果からDv/Dnを算出した。
本発明においては、超微粉トナーの計測にフロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100Data ProcessingProgram for FPIA version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬性)を0.1〜0.5ml添加し、各トナー0.1〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子社製)で3分間分散処理した。前記分散液を前記FPIA−2100を用いて濃度を5000〜15000個/μlが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5000〜15000個/μlにすることが重要である。
前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、すなわち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分にぬらすことができないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径により異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3〜7μmの場合、トナー量を0.1〜0.5g添加することにより分散液濃度を5000〜15000個/μlにあわせる事が可能となる。
100 装置本体
1 感光体
2A、2B、2C、2D プロセスカートリッジ
3 帯電ユニット
4 一次転写ローラ
5 クリーニング部
6 露光装置
7 給紙カセット
8 転写ベルト
9 定着装置
10A、10B、10C、10D 現像部
51 排紙ガイド
52 排紙コロ
53 排紙部
54 二次転写
55 給紙ロール
200A、200B、200C、200D 現像剤補給装置
(図3について)
h1〜h4 芯材表面から被覆層表面までの厚み
D 粒子径
(図4について)
31 セル
32a、32b 電極
33 キャリア
Claims (15)
- 芯材の表面に被覆層を有する磁性キャリアであって、前記被覆層中にイオン性液体、無機微粒子及び結着樹脂が含有されていることを特徴とする電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 前記芯材が、少なくともバインダー樹脂と磁性金属酸化物粒子を含有する芯材であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 前記イオン性液体のイオン伝導度が、10ないし30℃の温度範囲内において、6.1×10−5(S/cm)〜1.5×10−2(S/cm)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 前記無機微粒子が、前記芯材に対して下記式(1)で表わされる被覆率で70%以上含有されており、該粒子の粒子径(D)と前記被覆層の膜厚(h)との比が、0.5<[D/h]<1.5であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
式(1):
被覆率(%)=((Ds×ρs×W)/(4×Df×ρf))×100
(式中、Ds:キャリア芯材粒径、ρs:キャリア芯材真比重、W:キャリア芯材に対する無機微粒子の添加量の比、Df:無機微粒子の粒径、ρf:無機微粒子の真比重を表わす。) - 前記結着樹脂が少なくともシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 前記結着樹脂が少なくともアクリル樹脂とシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 体積平均粒径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 1000((103/4π)A/m)における磁気モーメントが、45(Am2/kg)以上90(Am2/kg)以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の電子写真現像剤用磁性キャリア。
- 少なくとも結着樹脂と着色剤とからなるトナーと、請求項1ないし9のいずれかに記載の電子写真用磁性キャリアとからなることを特徴とする電子写真用現像剤。
- 樹脂、着色剤、及び層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物を含有し、かつ、少なくともトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相及び/又はモノマー相を水系媒体に分散及び/又は乳化して造粒され、かつ、一次粒子径が110nm以上である無機微粒子を1.0重量部以上含有する負帯電性トナーと、請求項1ないし9のいずれかに記載の電子写真現像剤用磁性キャリアとからなることを特徴とする電子写真用現像剤。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載の磁性キャリア1質量部に対して、トナーを2〜50質量部の配合割合で含有することを特徴とする補給用現像剤。
- 像担持体上に静電潜像を形成する工程、前記静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する工程、得られた可視像を転写材に転写する工程、転写材上に転写された可視像を定着する工程を少なくとも有する画像形成方法であって、前記現像剤が請求項10ないし12のいずれかに記載の電子写真用現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
- 像担持体と、該像担持体上の静電潜像を請求項10ないし12のいずれかに記載の現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 像担持体と、該像担持体上の静電潜像を請求項10ない12のいずれかに記載の現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段と、得られた可視像を転写材上に転写する転写手段と、該転写材上の可視像を定着する定着手段とを少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置。
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