JP2010262083A - 樹脂被覆キャリアおよびその製造方法、ならびに該樹脂被覆キャリアを含む2成分現像剤、現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 樹脂被覆キャリア50は、キャリア芯材51と、キャリア芯材51の表面に形成された樹脂被覆層52とを有する。キャリア芯材51は、表面細孔51aが形成される多孔質材料で構成されて、見掛密度が1.6〜2.0g/cm3である。樹脂被覆層52は、架橋型樹脂微粒子53を含有する。そして、樹脂被覆キャリア50は、樹脂被覆層52に含有される架橋型樹脂微粒子53の体積平均粒子径と、表面細孔51aの面積平均径とが、所定の関係式を満たすように構成されている。
【選択図】 図1
Description
キャリア芯材は、表面に細孔が形成される多孔質材料で構成されて、見掛密度が1.6〜2.0g/cm3であり、
樹脂被覆層は、架橋型樹脂微粒子を含有し、
前記架橋型樹脂微粒子の体積平均粒子径をDa(μm)とし、前記細孔の面積平均径をDb(μm)としたとき、下記式(1)
(Db+0.3μm)>Da>Db …(1)
を満たすことを特徴とする樹脂被覆キャリアである。
また本発明は、樹脂被覆キャリア自身の体積平均粒子径が25〜50μmであることを特徴とする。
表面に細孔が形成される多孔質材料で構成されて、見掛密度が1.6〜2.0g/cm3であるキャリア芯材の表面に、架橋型樹脂微粒子を付着させる架橋型樹脂微粒子添加工程と、
架橋型樹脂微粒子添加工程で得られる、架橋型樹脂微粒子が表面に付着したキャリア芯材に対して樹脂被覆層を形成する被覆工程とを含み、
前記架橋型樹脂微粒子添加工程において用いられるキャリア芯材と架橋型樹脂微粒子とは、架橋型樹脂微粒子の体積平均粒子径をDa(μm)とし、前記細孔の面積平均径をDb(μm)としたとき、式(1)
(Db+0.3μm)>Da>Db …(1)
を満たすことを特徴とする樹脂被覆キャリアの製造方法である。
また本発明は、前記現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
図1は、本発明の実施の一形態である樹脂被覆キャリア50の構成を示す図である。樹脂被覆キャリア50は、像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像して可視像化する電子写真方式の現像剤に用いられるものであり、トナーを所望の帯電量に安定して帯電させる機能、およびトナーを感光体に搬送する機能という2つの基本機能を有する。樹脂被覆キャリア50は、キャリア芯材51と、キャリア芯材51の表面に形成された樹脂被覆層52とを有する。
本実施形態の樹脂被覆キャリア50を構成するキャリア芯材51は、内部に空隙51bが形成されるとともに、表面に細孔51aが形成される多孔質材料で構成されて、見掛密度が1.6〜2.0g/cm3である。本実施形態の樹脂被覆キャリア50では、キャリア芯材51の表面に形成される細孔51a(以下、「表面細孔51a」と呼ぶ)は、後述する樹脂被覆層52に含有される架橋型樹脂微粒子53によって、その開口部が塞がれている。
樹脂被覆層52は、樹脂被覆組成物がキャリア芯材51の表面を被覆するように形成された層であり、架橋型樹脂微粒子53を含有する。架橋型樹脂微粒子53としては、シリコーン樹脂微粒子、メラミン樹脂微粒子、ベンゾグアナミン樹脂微粒子、アモルファスシリカ微粒子などを挙げることができるが、シリコーン樹脂微粒子であることが好ましい。架橋型樹脂微粒子53としてシリコーン樹脂微粒子を用いることによって、キャリア芯材51の表面に形成される樹脂被覆層52に大きな帯電性能の変化を与えることなく、長期の使用にわたってトナーに対する帯電付与能力が安定した樹脂被覆キャリア50とすることができる。樹脂被覆層52を構成する樹脂被覆組成物は、架橋型シリコーン樹脂、および必要に応じて導電性粒子、アミノ基含有シランカップリング剤、シリコーン樹脂以外の樹脂、二官能シリコーンオイルなどの添加剤から選ばれる1種または2種以上が混合された混合物である。
(Db+0.3μm)>Da>Db …(1)
キャリア芯材51の表面に樹脂被覆層52が形成されて成る樹脂被覆キャリア50は、その体積平均粒子径が25〜50μmであることが好ましい。体積平均粒子径が25μm以上である樹脂被覆キャリア50は、静電潜像が形成される像担持体にキャリア自身が付着する現象であるキャリア付着が少なく、画像品質が低下するのを防止することができる。また、体積平均粒子径が50μm以下である樹脂被覆キャリア50は、トナー保持能力が高く、トナーによる形成画像の粒状性の悪化を抑制することができる。したがって、体積平均粒子径が25〜50μmの樹脂被覆キャリア50は、高精細な高画質画像を形成することができる。
本実施形態の樹脂被覆キャリア50の製造方法は、秤量工程と、混合工程と、粉砕工程と、造粒工程と、仮焼工程と、焼成工程と、解砕工程と、分級工程と、シリコーン樹脂微粒子添加工程と、被覆工程とを含む。
本工程では、磁性酸化物などのキャリア芯材51の原材料を秤量し、混合して金属原料混合物を得る。2種類以上の磁性酸化物を用いる場合には、2種類以上の磁性酸化物の配合比を、磁性酸化物の目的とする組成と一致させて秤量する。
本工程では、金属原料混合物および樹脂粒子を、振動ミルなどの粉砕機中に導入し、体積平均粒子径0.5〜2.0μm、好ましくは1μmまで粉砕する。次いで、この粉砕物に水と、0.5〜2wt%のバインダと、0.5〜2wt%の分散剤とを加えることで、固形分濃度が50〜90wt%のスラリーとし、該スラリーをボールミルなどで湿式粉砕する。ここで、バインダとしては、ポリビニルアルコールなどが好ましく、分散剤としては、ポリカルボン酸アンモニウムなどが好ましい。
本工程では、該湿式粉砕されたスラリーを噴霧乾燥機に導入し、100〜300℃の熱風中に噴霧して乾燥させ、体積平均粒子径10〜200μmの造粒粉を得る。得られた造粒粉は、本製造方法で製造される樹脂被覆キャリア50の体積平均粒子径を考慮して、それを外れる粗粒および微粉を、振動ふるいで除外して粒度調整する。具体的には、樹脂被覆キャリア50の体積平均粒子径は25〜50μmが好ましいことから、当該造粒粉の体積平均粒子径を15〜100μmに調整しておくことが好ましい。
本工程では、前記造粒粉を、800℃〜1000℃に加熱した炉に投入し、大気下で仮焼して仮焼品とする。このとき、樹脂粒子が燃焼し発生するガスにより造粒粉中に中空構造が形成される。樹脂粒子としてシリコーン系樹脂粒子を用いた場合には、該中空構造中に非磁性酸化物であるSiO2が生成される。
本工程では、該中空構造が形成された仮焼品を、1100〜1250℃に加熱した炉に投入して焼成し、フェライト化して焼成物とする。焼成時の温度が高いと鉄の酸化が進行し、磁力が低下するため、キャリア芯材51の残留磁化はたとえば焼成温度で調整することができる。該焼成時の雰囲気は、キャリア芯材原材料のうち、磁性酸化物などの金属原料の種類によって適宜選択される。たとえば、金属原料がFeおよびMn(モル比100:0〜50:50)である場合は窒素雰囲気とする。金属原料がFe、MnおよびMgの場合は窒素雰囲気や酸素分圧調製雰囲気が好ましく、金属原料がFe、MnおよびMgの場合であってMgのモル比が30%を超える場合は大気雰囲気でもよい。
本工程では、焼成工程で得られた焼成物をハンマーミル解粒等で粗粉砕し、次に気流分級機で1次分級する。さらに振動ふるいまたは超音波ふるいにて粒度をそろえた後、磁場選鉱機にかけて非磁性成分を除去することによって、内部に空隙51bを有し、表面に表面細孔51aが形成されたキャリア芯材51を得る。
本工程では、分級工程で得られたキャリア芯材51を、架橋型樹脂微粒子53が有機溶媒中に分散されてなる架橋型樹脂微粒子分散液に浸漬し、撹拌しながら加熱(温度:80〜100℃)する。ここで、前記有機溶媒としては、架橋型樹脂微粒子53を溶解させない溶媒であれば特に限定されないが、たとえば、トルエンなどを挙げることができる。
本工程では、架橋型樹脂微粒子添加工程で得られたキャリア芯材51であり、表面細孔51aが架橋型樹脂微粒子53で塞がれたキャリア芯材51に対して、樹脂被覆組成物がトルエンなどの有機溶媒に溶解されてなるコート樹脂液をコーティングしてキャリア芯材51の表面に樹脂被覆層52を形成し、その後、有機溶媒を揮発除去することによって樹脂被覆キャリア50を得る。
2成分現像剤は、前述した樹脂被覆キャリア50と、結着樹脂および着色剤を含むトナーとで構成される。樹脂被覆キャリア50は、安定した帯電量をトナーに与えることができるので、印刷枚数が増加しても帯電量が安定した2成分現像剤とすることができる。このような2成分現像剤を用いると、画像を高精細に再現でき、色再現性が良好でかつ画像濃度が高く、かぶりなどの画像欠陥のない高画質画像を長期間に渡って安定して形成できる。
トナーは、トナー母粒子を含み、トナー母粒子は結着樹脂および着色剤を必須成分とし、それ以外に、電荷制御剤、離型剤などを含む。また、トナーは、粒子径の異なる2種類以上の外添剤を含む。
結着樹脂としては、特に限定されるものではなく、黒トナー用またはカラートナー用の公知の結着樹脂を使用することができる。たとえば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。また、原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応を行って得られる樹脂を用いてもよい。結着樹脂は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤としては、所望の色に応じて種々の着色剤を用いることができ、たとえば、イエロートナー用着色剤、マゼンタトナー用着色剤、シアントナー用着色剤、ブラックトナー用着色剤などが挙げられる。
電荷制御剤は、トナーの摩擦帯電性を制御することを目的として添加される。電荷制御剤としては、この分野で常用される正電荷制御用または負電荷制御用の電荷制御剤を使用できる。正電荷制御用の電荷制御剤としては、たとえば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、アミジン塩などが挙げられる。
離型剤としては、この分野で常用されるものが使用でき、たとえば、パラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子量ポリプロピリンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)およびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、ライスワックスおよびその誘導体、キャンデリラワックスおよびその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸およびその誘導体、長鎖アルコールおよびその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などが挙げられる。なお、誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。離型剤の使用量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、好ましくは、結着樹脂100重量部に対して0.2〜20重量部である。
トナーの外添剤としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、酸化ケイ素、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。本実施形態では、粒子径の異なる2種類以上の外添剤を併用し、少なくとも1種類の1次粒子径の体積平均粒子径が0.1〜0.2μmである。外添剤として、少なくとも1種類の1次粒子径が0.1〜0.2μmであるものを用いると、特にカラートナーにおいて、転写性が向上するとともに、外添剤のキャリア表面への付着による帯電低下を引き起こすことなく、長期的かつ安定的にトナーを帯電させことができる。外添剤の使用量は、特に制限されないが、好ましくはトナーが100重量部に対して0.1〜3.0重量部である。
2成分現像剤は、上記トナーと上記樹脂被覆キャリア50とを混合することによって製造される。トナーと樹脂被覆キャリア50との混合割合は、特に制限はないが、高速画像形成装置(A4サイズの画像で40枚/分以上)に用いることを考慮すると、樹脂被覆キャリア50の体積平均粒子径/トナーの体積平均粒子径が5以上の状態で、樹脂被覆キャリア50の総表面積(全樹脂被覆キャリア粒子の表面積の総和)に対するトナーの総投影面積(全トナー粒子の投影面積の総和)の割合((トナーの総投影面積/樹脂被覆キャリア50の総表面積)×100)が30〜70%になればよい。これによって、トナーの帯電性が充分良好な状態で安定的に維持され、高速画像形成装置においても高画質画像を安定的に、かつ長期的に形成できる好適な2成分現像剤として使用できる。
図2は、本発明の実施の一形態である現像装置20の構成を示す図である。現像装置20は、前述した2成分現像剤1を用いて現像を行う。図2に示すように、現像装置20は、2成分現像剤1を格納する現像ユニット10と、2成分現像剤1を像担持体(感光体)15に搬送する現像剤担持体(現像剤搬送担持体)13とを備える。
本実施形態の画像形成装置は、前述した現像装置20を備える。他の構成は、公知の電子写真方式の画像形成装置と同様の構成を用いることができ、たとえば、像担持体と、帯電手段と、露光手段と、転写手段と、定着手段と、像担持体クリーニング手段と、中間転写体クリーニング手段とを含む。像担持体は、表面に静電荷像を形成し得る感光層を有する。帯電手段は、像担持体表面を所定電位に帯電させる。露光手段は、表面が帯電状態にある像担持体に画像情報に応じた信号光を照射して像担持体の表面に静電荷像(静電潜像)を形成する。転写手段は、現像装置20からトナーが供給されて現像された像担持体表面のトナー像を中間転写体に転写した後、記録媒体に転写する。定着手段は、記録媒体表面のトナー像を記録媒体に定着させる。像担持体クリーニング手段は、トナー像の記録媒体への転写後において、像担持体表面に残留するトナーおよび紙粉などを除去する。中間転写体クリーニング手段は、上記中間転写体に付着した余分なトナーなどを除去する。
以下に本発明に係る実施例および比較例を記載する。本発明はその要旨を超えない限り、本実施例に限定されるものではない。以下において、「部」は「重量部」を示す。また、特に断らない限り「%」は「重量%」を示す。
キャリア芯材の見掛密度は、JIS Z2504 2000に準拠して測定した。
電子顕微鏡(商品名:VE−9500、株式会社キーエンス製)によって1000倍の倍率で架橋型樹脂微粒子の添加前後のキャリア芯材を写真撮影する。次いで、キャリア芯材の中心からキャリア芯材の半径の1/2の領域を撮影写真よりトリミングし、その領域から画像解析ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング株式会社製)によって、キャリア芯材の表面細孔の輪郭を抽出して解析することにより、キャリア芯材の表面細孔合計面積、面積平均径を算出する。このような解析を架橋型樹脂微粒子の添加前後のキャリア芯材に対して各50粒子について行い、平均値をそのキャリア芯材の表面細孔合計面積、面積平均径とした。
エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテルHLB13.6)5% 10mLに測定試料約10〜15mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散した。このうち約1mLをマイクロトラックMT3000(日機装株式会社)の所定箇所に加えた後、1分間撹拌し散乱光強度が安定したのを確認して測定を行った。
100mLビーカーに、塩化ナトリウム(1級)の1%水溶液(電解液)を20mL入れ、これにアルキルベンゼンスルホン酸塩(分散剤)0.5mLおよびトナー試料3mgを順次添加し、5分間超音波分散した。これに全量が100mLになるように塩化ナトリウム(1級)の1%水溶液を添加し、再度5分間超音波分散したものを測定用試料とした。この測定用試料について、コールターカウンタ TA−III(商品名、コールター社製)を用い、アパーチャー径100μm、測定対象粒径が個数基準で2〜40μmの条件下で測定を行い、体積平均粒子径を算出した。
(実施例1)
[秤量工程、混合工程]
キャリア芯材の原材料として、微粉砕したFe2O3とMgCO3とを準備し、モル比でFe2O3:MgCO3=80:20となるように秤量し、混合して金属原料混合物を得た。水中へ、キャリア芯材の全原材料に対して5wt%に相当する体積平均粒子径5μmのポリエチレン樹脂粒子(商品名:LE−1080、住友精化株式会社製)と、1.5wt%に相当するポリカルボン酸アンモニウム系分散剤と、0.05wt%に相当するSNウェット980(湿潤剤、サンノプコ株式会社製)と、0.02wt%に相当するポリビニルアルコール(バインダ)とを添加した水溶液を調製した。
前記水溶液に金属原料混合物を投入して撹拌し、濃度75wt%のスラリーを得た。このスラリーを湿式ボールミルにて湿式粉砕し、体積平均粒子径が1μmとなるまでしばらく撹拌した。
スプレードライヤーにて該スラリーを噴霧し、体積平均粒子径10〜200μmの乾燥した造粒品を得た。網目61μmの篩網を用いてこの造粒品から粗粒を分離した。
大気下において乾燥造粒品を900℃で加熱することで仮焼し、樹脂粒子成分を分解させて仮焼品とした。
1160℃の窒素雰囲気下で仮焼品を5時間焼成してフェライト化させ、焼成品とした。
焼成品をハンマーミルで解砕して、風力分級機を用いて微粉を除去し、網目54μmの振動ふるいで粒度調整することによってキャリア芯材C1を得た。得られたキャリア芯材C1は、見掛密度が1.80g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.60μmであった。
架橋型樹脂微粒子として体積平均粒子径0.70μmのシリコーン樹脂微粒子S1(商品名:トスパール、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)を、キャリア芯材C1の総表面積に対するシリコーン樹脂微粒子S1の総投影面積の割合((シリコーン樹脂微粒子S1の総投影面積/キャリア芯材C1の総表面積)×100)が20%となるように重量を調整し、トルエン15部に超音波分散させて、架橋型樹脂微粒子分散液を得た。
架橋型シリコーン樹脂A(商品名:KR240、信越化学工業株式会社製)2.0部および架橋型シリコーン樹脂B(商品名:KR251、信越化学工業株式会社製)2.0部をトルエン15部に溶解し、そこに導電性粒子(商品名:VULCAN XC−72、キャボット株式会社製)0.20部、およびカップリング剤(商品名:AY43−059、東レ・ダウコーニング株式会社製)0.20部を内添または分散させることでコート樹脂液を調製した。前記コート樹脂液19.4部を用いて、表面細孔がシリコーン樹脂微粒子S1で塞がれたキャリア芯材C1の表面を、浸漬法によって被覆した。その後、キュア温度200℃、キュア時間1時間の硬化過程を経て、目開き150μmのふるいにかけることで、実施例1の樹脂被覆キャリアを得た。得られた実施例1の樹脂被覆キャリアは、体積平均粒子径が45μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から0.5wt%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の樹脂被覆キャリアを得た。実施例2の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C2は、見掛密度が1.98g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.42μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から15wt%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例3の樹脂被覆キャリアを得た。実施例3の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C3は、見掛密度が1.62g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.67μmであった。
被覆工程において、コート樹脂液中に導電性粒子を添加しないこと以外は実施例1と同様にして、実施例4の樹脂被覆キャリアを得た。実施例4の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C4は、見掛密度が1.80g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.60μmであった。
造粒工程の条件を変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例5の樹脂被覆キャリアを得た。実施例5の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C5は、見掛密度が1.83g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.61μmであった。
造粒工程の条件を変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例6の樹脂被覆キャリアを得た。実施例6の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C6は、見掛密度が1.79g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.59μmであった。
造粒工程の条件を変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例7の樹脂被覆キャリアを得た。実施例7の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C7は、見掛密度が1.78g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.58μmであった。
造粒工程の条件を変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例8の樹脂被覆キャリアを得た。実施例8の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C8は、見掛密度が1.75g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.62μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から0.5wt%に変更したこと、架橋型樹脂微粒子を体積平均粒子径0.50μmのメラミン樹脂微粒子(商品名:エポスター、日本触媒株式会社製)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例9の樹脂被覆キャリアを得た。実施例9の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C9は、見掛密度が1.98g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.42μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から0.5wt%に変更したこと、キャリア芯材の総表面積に対するシリコーン樹脂微粒子の総投影面積の割合((シリコーン樹脂微粒子の総投影面積/キャリア芯材の総表面積)×100)が10%となるように重量を調整したこと以外は実施例1と同様にして、実施例10の樹脂被覆キャリアを得た。実施例10の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C10は、見掛密度が1.98g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.42μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から0.5wt%に変更したこと、キャリア芯材の総表面積に対するシリコーン樹脂微粒子の総投影面積の割合((シリコーン樹脂微粒子の総投影面積/キャリア芯材の総表面積)×100)が5%となるように重量を調整したこと以外は実施例1と同様にして、実施例11の樹脂被覆キャリアを得た。実施例11の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C11は、見掛密度が1.98g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.42μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から15wt%に変更したこと、キャリア芯材の総表面積に対するシリコーン樹脂微粒子の総投影面積の割合((シリコーン樹脂微粒子の総投影面積/キャリア芯材の総表面積)×100)が30%となるように重量を調整したこと以外は実施例1と同様にして、実施例12の樹脂被覆キャリアを得た。実施例12の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C12は、見掛密度が1.62g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.67μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から15wt%に変更したこと、キャリア芯材の総表面積に対するシリコーン樹脂微粒子の総投影面積の割合((シリコーン樹脂微粒子の総投影面積/キャリア芯材の総表面積)×100)が35%となるように重量を調整したこと以外は実施例1と同様にして、実施例13の樹脂被覆キャリアを得た。実施例13の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C13は、見掛密度が1.62g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.67μmであった。
混合工程において、ポリエチレン樹脂粒子を添加せず、また仮焼工程を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の樹脂被覆キャリアを得た。比較例1の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C14は、見掛密度が2.15g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.35μmであった。
混合工程において、キャリア芯材の全原材料に対するポリエチレン樹脂粒子の添加量を、5wt%から25wt%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、比較例2の樹脂被覆キャリアを得た。比較例2の樹脂被覆キャリアにおいて、キャリア芯材C15は、見掛密度が1.51g/cm3であり、表面細孔の面積平均径が0.75μmであった。
結着樹脂としてポリエステル樹脂(商品名:FC1494、三菱レーヨン株式会社製)87.5重量部、着色剤としてC.I.Pigment Red 57:1を5重量部、離型剤(商品名:HNP11、日本精鑞株式会社製)6重量部、帯電制御剤(商品名:LR−147、日本カーリット株式会社製)1.5重量部を、ヘンシェルミキサにて前混合した後、二軸押出混練機にて溶融混練して混練物を得た。
樹脂被覆キャリアの総表面積に対するトナーの総投影面積の割合が70%となるような重量比で、実施例および比較例の樹脂被覆キャリアと前記トナーとを、樹脂製円筒容器に投入した後、両軸駆動ポリ瓶回転架台にて、回転数200rpm、1時間の条件で混合撹拌することによって2成分現像剤を作製した。
前記2成分現像剤を用いて以下の評価を行った。
前記2成分現像剤がそれぞれ入った5mlのガラス瓶を32rpmの回転培養機で1分間撹拌した後、2成分現像剤を採取し、吸引式帯電量測定装置(商品名:210H−2A Q/M Meter、TREK社製)で帯電量を測定した。また、3分間撹拌した後、同様に帯電量を測定した。帯電立ち上がり特性の評価基準は以下のとおりである。
○:良好。1分後の帯電量と3分後の帯電量との差が絶対値で5μC/g以下である。
△:可。1分後の帯電量と3分後の帯電量との差が絶対値で5μC/gを超えて7μC/g以下である。
×:不良。1分後の帯電量と3分後の帯電量との差が絶対値で7μC/gより大きい。
前記2成分現像剤を複写機(商品名:MX−3600FN、カラープリント速度36ppm、モノクロプリント速度36ppm、シャープ株式会社製)にセットし、常温常湿下において印字率5%の画像を50000(50K)枚実写した後、画像部の画像濃度、非画像部の白色度、および2成分現像剤の帯電量を測定した。画像濃度は、X−Rite938分光測色濃度計により測定した。白色度は、日本電色工業株式会社製SZ90型分光式色差計を用いて三刺激値X、Y、Zを求めた。2成分現像剤の初期および50K後の帯電量は、吸引式帯電量測定装置を用いて測定した。
○:良好。画像濃度が1.4以上である。
△:可。画像濃度が1.3以上1.4未満である。
×:不良。画像濃度が1.3未満である。
○:良好。Zの値が0.5以下である。
△:可。Zの値が0.5を超えて0.7以下である。
×:不良。Zの値が0.7を超える。
○:良好。初期の帯電量と50K後の帯電量との差が絶対値で3μC/g以下である。
△:可。初期の帯電量と50K後の帯電量との差が絶対値で3μC/gを超えて5μC/g以下である。
×:不良。初期の帯電量と50K後の帯電量との差が絶対値で5μC/gより大きい。
前記2成分現像剤を複写機(商品名:MX−3600FN、カラープリント速度36ppm、モノクロプリント速度36ppm、シャープ株式会社製)の現像槽を用いて、トルクの測定を行った。トルク測定の評価基準は以下のとおりである。
○:良好。トルクの値が11.5g・cm以下である。
△:可。トルクの値が11.5g・cmを超えて12.5g・cm以下である。
×:不良。トルクの値が12.5g・cmを超える。
前記2成分現像剤を複写機(商品名:MX−3600FN、カラープリント速度36ppm、モノクロプリント速度36ppm、シャープ株式会社製)にセットし、像担持体上の非画像部における一定面積(297mm×24mm)中のキャリア付着個数を求めた。キャリアの付着個数を求める際、現像剤担持体に印加する直流バイアス電圧は200Vとし、交流バイアス電圧は400Vとし、周波数9kHzとし、像担持体の表面は帯電させなかった。キャリア付着の評価基準は以下のとおりである。
○:良好。キャリア付着の個数が15個より少ない。
△:可。キャリア付着の個数が15個以上20個以下である。
×:不良。キャリア付着の個数が20個より多い。
前記2成分現像剤を複写機(商品名:MX−3600FN、カラープリント速度36ppm、モノクロプリント速度36ppm、シャープ株式会社製)にセットし、画像のテストチャートを印刷して、白色との色差が30,50,70における粒状性のスコア値を、自動プリンタ画質評価システム(商品名:APQS、王子計測機器株式会社製)を用いて測定した。この粒状性のスコア値が低いほど画像のざらつきが少なく、高画質であることを示す。粒状性の評価基準は以下のとおりである。
○:良好。各色差のスコア値の最大値が11500より小さい。
△:可。各色差のスコア値の最大値が11500以上12000以下である。
×:不良。各色差のスコア値の最大値が12000より大きい。
上記評価結果を用いた総合評価の評価基準は以下のとおりである。
◎:上記評価の評価結果が全て「○」である。
○:上記評価の評価結果に「△」を含むが「×」は含まない。
×:上記評価の評価結果に「×」を含む。
評価結果を表1に示す。
20 現像装置
50 樹脂被覆キャリア
51 キャリア芯材
51a 表面細孔
51b 空隙
52 樹脂被覆層
53 架橋型樹脂微粒子
Claims (9)
- キャリア芯材と、キャリア芯材の表面に形成された樹脂被覆層とを有する樹脂被覆キャリアであって、
キャリア芯材は、表面に細孔が形成される多孔質材料で構成されて、見掛密度が1.6〜2.0g/cm3であり、
樹脂被覆層は、架橋型樹脂微粒子を含有し、
前記架橋型樹脂微粒子の体積平均粒子径をDa(μm)とし、前記細孔の面積平均径をDb(μm)としたとき、下記式(1)
(Db+0.3μm)>Da>Db …(1)
を満たすことを特徴とする樹脂被覆キャリア。 - 前記樹脂被覆層が、導電性粒子を含有することを特徴とする請求項1に記載の樹脂被覆キャリア。
- 体積平均粒子径が25〜50μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂被覆キャリア。
- 前記架橋型樹脂微粒子がシリコーン樹脂微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の樹脂被覆キャリア。
- キャリア芯材の総表面積に対する架橋型樹脂微粒子の総投影面積の割合((架橋型樹脂微粒子の総投影面積/キャリア芯材の総表面積)×100)が10〜30%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の樹脂被覆キャリア。
- 請求項1〜5のいずれか1つに記載の樹脂被覆キャリアの製造方法であって、
表面に細孔が形成される多孔質材料で構成されて、見掛密度が1.6〜2.0g/cm3であるキャリア芯材の表面に、架橋型樹脂微粒子を付着させる架橋型樹脂微粒子添加工程と、
架橋型樹脂微粒子添加工程で得られる、架橋型樹脂微粒子が表面に付着したキャリア芯材に対して樹脂被覆層を形成する被覆工程とを含み、
前記架橋型樹脂微粒子添加工程において用いられるキャリア芯材と架橋型樹脂微粒子とは、架橋型樹脂微粒子の体積平均粒子径をDa(μm)とし、前記細孔の面積平均径をDb(μm)としたとき、式(1)
(Db+0.3μm)>Da>Db …(1)
を満たすことを特徴とする樹脂被覆キャリアの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の樹脂被覆キャリアと、結着樹脂および着色剤を含むトナーとから構成されることを特徴とする2成分現像剤。
- 請求項7に記載の2成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする現像装置。
- 請求項8に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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