JP2010262156A - 静電荷像現像用現像剤、それを用いる画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
静電荷像現像用現像剤、それを用いる画像形成方法及び画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010262156A JP2010262156A JP2009113371A JP2009113371A JP2010262156A JP 2010262156 A JP2010262156 A JP 2010262156A JP 2009113371 A JP2009113371 A JP 2009113371A JP 2009113371 A JP2009113371 A JP 2009113371A JP 2010262156 A JP2010262156 A JP 2010262156A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- carrier
- developer
- mass
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】ハイブリッド現像方式による画像形成においても、長寿命でカブリが少なく画像濃度の安定した画像を得ることができる静電荷像現像用現像剤を提供する。また、当該静電荷像現像用現像剤を用いる画像形成方法及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド現像方式による画像形成に用いるトナーとキャリアからなる静電荷像現像用現像剤であって、(i)該トナーは、体積基準メディアン径が3〜8μmであり、数平均一次粒子径が5〜30nmのシリカ若しくはアルミナを外添剤として0.1〜1.0質量部有しており、(ii)該キャリアは、体積平均粒径が30〜70μmであり、該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有しており、該シリコーン樹脂コート層にはカーボンブラックを4〜12質量部とアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
【選択図】なし
【解決手段】ハイブリッド現像方式による画像形成に用いるトナーとキャリアからなる静電荷像現像用現像剤であって、(i)該トナーは、体積基準メディアン径が3〜8μmであり、数平均一次粒子径が5〜30nmのシリカ若しくはアルミナを外添剤として0.1〜1.0質量部有しており、(ii)該キャリアは、体積平均粒径が30〜70μmであり、該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有しており、該シリコーン樹脂コート層にはカーボンブラックを4〜12質量部とアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
【選択図】なし
Description
本発明は、ハイブリッド現像方式による画像形成に用いる静電荷像現像用現像剤、それを用いる画像形成方法及び画像形成装置に関する。
近年、電子写真方式を用いたデジタル複合機やプリンターは、プロダクションプリント市場で利用される機会が増えており、高速・高画質化が要求されている。高速で高画質を達成する手段として、1成分現像と2成分現像を組み合わせたハイブリッド現像が知られている(例えば特許文献1参照)。
しかし、ハイブリッド現像はプロセスが複雑なため、現像剤にかかるストレスも大きく、特に高速化するとその影響が顕著で、現像剤の性能が低下するという問題があった。
また、キャリアの耐摩耗性を向上する手段として、架橋シリコーン樹脂で表面をコートしたキャリアが知られている(例えば特許文献2参照)。しかし、長期の使用により、コート層表面が汚染され、トナーに対する帯電付与能力が低下するという問題がある。
本発明は、上記問題・状況にかんがみて成されたものであり、その解決課題は、ハイブリッド現像方式による画像形成においても、長寿命でカブリが少なく画像濃度の安定した画像を得ることができる静電荷像現像用現像剤を提供することである。また、当該静電荷像現像用現像剤を用いる画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.ハイブリッド現像方式による画像形成に用いるトナーとキャリアからなる静電荷像現像用現像剤であって、(i)該トナーは、体積基準メディアン径が3〜8μmであり、数平均一次粒子径が5〜30nmのシリカ若しくはアルミナを外添剤として0.1〜1.0質量部有しており、(ii)該キャリアは、体積平均粒径が30〜70μmであり、該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有しており、該シリコーン樹脂コート層にはシリコーン樹脂100質量部に対してカーボンブラックを4〜12質量部とアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
2.前記1に記載の静電荷像現像用現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
3.前記1に記載の静電荷像現像用現像剤を用いることを特徴とする画像形成装置。
本発明の上記手段により、ハイブリッド現像方式による画像形成においても、長寿命でカブリが少なく画像濃度の安定した画像を得ることができる静電荷像現像用現像剤を提供することができる。また、当該静電荷像現像用現像剤を用いる画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
本発明の効果発現の機構については、解明していないが、次のように考えられる。
ハイブリッド現像は磁気ローラから現像ローラへの全面均一現像および感光体に現像されなかったトナーを現像ローラから多量に回収しなければならない。そのためには、キャリアの低抵抗化と帯電付与能力の向上が必要となる。キャリアのコート樹脂中にCBを導入することで低抵抗化し、アミノシランカップリング剤を加えることで帯電の立ち上がり性を向上できる。また、キャリアのコート層をシリコーン樹脂にすることで膜が磨耗しにくくなり、キャリアを長寿命化することができる。
キャリアの抵抗が高いと、トナーを現像した後のキャリアに残るカウンターチャージを逃がすことができないため、キャリアの帯電付与能力が低下し、部分的に弱帯電トナーが発生し、トナー全体の帯電量分布がブロードなものとなる。そのため、画像濃度の低下やカブリといった問題が発生する。
また、キャリアの抵抗が低すぎる場合、キャリア内で導通径路が形成されてしまい、キャリアが感光体に現像されてしまう。そのため、キャリアの電気抵抗は所望の抵抗値にする必要がある。
トナーは帯電立ち上がり性を向上させるため、流動性を上げる必要がある。そのため、トナーには小粒径の外添剤を添加し、流動性を向上させている。しかし、トナーに用いる小粒径外添剤の種類によっては、シリコーンコートキャリアの帯電付与能力を著しく低下させてしまう。トナーの小粒径外添剤としてチタニアを添加すると、キャリアのコート層のシリコーン樹脂と外添剤のチタニアが静電的に付着し、キャリア表面から剥がれなくなるため、キャリアの帯電付与能力が低下する。小粒径外添剤がシリカの場合、コート層のシリコーン樹脂と同じ素材なので静電的な付着がなく、キャリアの帯電付与能力は低下しない。
本発明の静電荷像現像用現像剤は、ハイブリッド現像方式による画像形成に用いるトナーとキャリアからなる静電荷像現像用現像剤であって、(i)該トナーは、体積基準メディアン径が3〜8μmであり、数平均一次粒子径が5〜30nmのシリカ若しくはアルミナを外添剤として0.1〜1.0質量部有しており、(ii)該キャリアは、体積平均粒径が30〜70μmであり、該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有しており、該シリコーン樹脂コート層にはシリコーン樹脂100質量部に対してカーボンブラックを4〜12質量部とアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項3に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の静電荷像現像用現像剤は、ハイブリッド現像方式による画像形成方法及び画像形成装置に好適に用いることができる。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態等について詳細な説明をする。
(ハイブリッド現像方式による画像形成)
本発明の静電荷像現像用現像剤は、ハイブリッド現像方式による画像形成に用いる静電荷像現像用現像剤として、好適に用いることができる。
本発明の静電荷像現像用現像剤は、ハイブリッド現像方式による画像形成に用いる静電荷像現像用現像剤として、好適に用いることができる。
電子写真方式の画像形成方法ないし装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。
一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するトナー担持体と該トナー担持体のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持体に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っているため、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかし、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持体と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが付着してトナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。
二成分現像方式の現像装置は、トナーとキャリアを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電するため、トナーの受けるストレスは一成分現像装置に比べて少ない。キャリアは表面積がトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかし、現像領域においてキャリアが存在するため、潜像担持体にキャリアが移行し、画像上にキャリアに起因する画像劣化が生じ易い。
そこで、これらの現像方式における利点を組み合わせて享受できるハイブリッド現像方式が提案されている。ハイブリッド現像方式は、磁気ローラの外周面に保持されたトナーとキャリアを含む現像剤からトナーだけを選択的に現像ローラの外周面に供給し、この現像ローラの外周面に保持されたトナーを用いて感光体上の静電潜像(静電潜像画像部)を現像するものである。キャリアは通常、フェライト等の磁性体粒子、磁性体粒子の表面に単に樹脂被膜を設けたコート型キャリア、バインダー樹脂中に磁性粉末を分散させたバインダー型キャリアが使用される。
(トナー)
本発明に係るトナーの体積基準におけるメディアン径(D50)は、3〜8μmである。トナーのD50を前記範囲にすることにより、ドット再現性に優れた高画質の画像が得られる。体積基準におけるメディアン径(D50)は、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピュータシステム(ベックマン・コールター製)を接続した装置を用いて測定、算出する。
本発明に係るトナーの体積基準におけるメディアン径(D50)は、3〜8μmである。トナーのD50を前記範囲にすることにより、ドット再現性に優れた高画質の画像が得られる。体積基準におけるメディアン径(D50)は、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピュータシステム(ベックマン・コールター製)を接続した装置を用いて測定、算出する。
測定手順としては、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)で馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液を、サンプルスタンド内のISOTONII(ベックマン・コールター製)の入ったビーカーに、測定器表示濃度が5%〜10%になるまでピペットにて注入する。この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値が得られる。測定機において、測定粒子カウント数を25000個、アパチャー径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出する。体積積算分率が大きい方から50%の粒子径を体積基準メディアン径とする。
本発明で用いるトナーは、懸濁重合法、乳化重合凝集法、ミニエマルジョン重合凝集法、分散重合法、溶解懸濁法、溶融法、混練粉砕法等、公知の方法で製造することができる。小粒径で微粉が少なくシャープな粒子が造りやすい、乳化重合凝集法、ミニエマルジョン重合凝集法により作製されたものが好ましい。
(外添剤)
外添剤は、流動性、帯電性の改良、及びクリーニング性の向上などを目的としてトナーに添加する。
外添剤は、流動性、帯電性の改良、及びクリーニング性の向上などを目的としてトナーに添加する。
なお、通常、外添剤を加える前の粒子を着色粒子、添加後のものをトナー又はトナー粒子ということが多い。しかし、いずれもトナー又はトナー粒子ということもある。
〈小粒径外添剤〉
本発明に係るトナーは、数平均一次粒子径が5〜30nmの範囲内の比較的小粒径のシリカ若しくはアルミナを、外添剤として、0.1〜1.0質量部有していることを特徴とする。
本発明に係るトナーは、数平均一次粒子径が5〜30nmの範囲内の比較的小粒径のシリカ若しくはアルミナを、外添剤として、0.1〜1.0質量部有していることを特徴とする。
なお、本発明に係る小粒径外添剤は、数平均一次粒子径が5〜30nmであれば、従来公知のシリカ、アルミナを使用することができる。これらのシリカ、アルミナはシランカップリング剤やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されていることが好ましい。
シリカとアルミナの添加量は0.1〜1.0質量部であり、0.2〜0.8質量部が好ましい。
〈他の外添剤〉
本発明においては、外添剤として、上記の数平均一次粒子径が5〜30nmのシリカ若しくはアルミナを添加することを要するが、これらの他に、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を併用することができる。
本発明においては、外添剤として、上記の数平均一次粒子径が5〜30nmのシリカ若しくはアルミナを添加することを要するが、これらの他に、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を併用することができる。
例えば、シリカ、アルミナなどの無機酸化物微粒子や、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物微粒子などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上のために、表面処理が行われていることが好ましい。
また、本発明においては、有機微粒子として、数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の有機微粒子を使用することができる。このものとしては、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体を使用することができる。
その他の外添剤の添加量は、着色粒子100質量部に対して0.05〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部とされる。
(キャリア)
本発明に係るキャリアは、体積平均粒径が30〜70μmであり、該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有しており、該シリコーン樹脂コート層にはシリコーン樹脂100質量部に対してカーボンブラックを4〜12質量部とアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする。
本発明に係るキャリアは、体積平均粒径が30〜70μmであり、該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有しており、該シリコーン樹脂コート層にはシリコーン樹脂100質量部に対してカーボンブラックを4〜12質量部とアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする。
尚、キャリアの体積平均粒径は、湿式分散器を備えてなるレーザ回折式粒度分布測定装置「HELOS」(シンパテック社製)により測定される体積基準の平均粒径である。
〈芯材粒子〉
本発明で用いられる芯材粒子としては、磁性体粒子であればよく、鉄粉、マグネタイト、各種フェライト系粒子又はそれらを樹脂中に分散したもの等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。
本発明で用いられる芯材粒子としては、磁性体粒子であればよく、鉄粉、マグネタイト、各種フェライト系粒子又はそれらを樹脂中に分散したもの等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アルカリ土類金属の何れかを含有する軽金属フェライトが好ましく、特に好ましくはアルカリ金属及びアルカリ土類金属の何れかを含有する軽金属フェライトである。
この軽金属フェライト或いはマグネタイトが好ましい理由としては、単に近年で盛んとなっている廃棄物、環境汚染問題のみでは無く、これらに加えてキャリア自体を軽量化することができ、トナーに対するストレスを軽減することができる利点を有しているからである。
〈シリコーン樹脂〉
本発明に係るキャリアは、当該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有していることを特徴とする。
本発明に係るキャリアは、当該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有していることを特徴とする。
本発明に好ましく使用できるシリコーン樹脂は、下記一般式(I)、(II)で表される部分構造(セグメント)を有する化合物の集合体である。
一般式(I)及び(II)で表されるセグメント中、R1〜R4は、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、フェニル基、ビニル基から選ばれる炭化水素基を表す。
接着性及び強度の観点からメチル基のものが特に好ましい。又、アルキッド変性、アクリル変性、ポリエステル変性、フェノール変性、メラミン変性及びウレタン変性等の変性成タイプを使用しても良い。
セグメント(I)及び(II)の比は、硬度、耐久性等の観点から、(I)/(II)=0/100〜70/30が好ましく、より好ましいのは0/100〜50/50である。
例えば、市販品としては、信越化学製のKR271、KR255、東レ・ダウコーニングのSR2400、SR2406、SR2410、SR2411、東芝シリコーン製のTSR116等があり、変性シリコーン樹脂は信越化学製のKR206(アルキッド変性)、KR9706(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR5203(ポリエステル変性)、東レシリコーン製のSR2115(エポキシ変性)、SR2107(アルキッド変性)、東芝シリコーン製のTSR175(ウレタン変性)、TSR171(アクリル変性)などがある。
樹脂被覆キャリア中のシリコーン樹脂被覆量としては、被覆層の均一性、キャリア粒子の流動性等の観点から、キャリアコアに対して0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.5〜5質量%である。
(カーボンブラック)
本発明に係るキャリアは、上記シリコーン樹脂100質量部に対してカーボンブラックを含有していることを特徴とする。
本発明に係るキャリアは、上記シリコーン樹脂100質量部に対してカーボンブラックを含有していることを特徴とする。
カーボンブラックとしては、特に制限されるものではなく公知のものが使用できる。公知のカーボンブラック粒子の中では、数平均一次粒子径が100nm以下のカーボンブラック粒子が好ましい。上記範囲の数平均一次粒子径のカーボンブラック粒子は、コート層中に良好に分散させることができる。
〈アミノシランカップリング剤〉
本発明に係るキャリアは、上記シリコーン樹脂100質量部に対してアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする。
本発明に係るキャリアは、上記シリコーン樹脂100質量部に対してアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする。
本発明に使用されるアミノシランカップリング剤は、特に限定されるものでは無いが以下のものの使用が好ましい。
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノエチル−アミノプロピルトリメトキシシラン、メチル−γ−アミノプロピルジメトキシシラン、メチル−γ−アミノエチルアミノプロピルジメトキシシラン、γ−ジメチルアミノ−プロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシランN,N′−ビス(3−トリメトキシシリル)エチレンジアミン及びこれらの部分縮合物を使用できる。更に2種以上のアミノシランカップリング剤を混合して使用しても良い。
上記アミノシランカップリング剤の添加量はシリコーン樹脂固形分100質量部に対して10〜40質量部であり、好ましくは15〜30質量部である。10質量部未満の場合は、キャリアの帯電付与能力を制御する効果が得られない可能性がある。一方、40質量部を越える場合、シリコーン樹脂の膜強度が低下し、キャリアの耐久性が低下して好ましくないこともある。
(他の添加剤)
本発明において、シリコーン樹脂に他の添加物を添加しても良い。例えば架橋剤としては、一般に知られている脱アルコール型、脱酢酸型、脱オキシム型、脱アミド型、脱アミノキシ型、脱アセトン型等の低分子シラン化合物を使用することができる。
本発明において、シリコーン樹脂に他の添加物を添加しても良い。例えば架橋剤としては、一般に知られている脱アルコール型、脱酢酸型、脱オキシム型、脱アミド型、脱アミノキシ型、脱アセトン型等の低分子シラン化合物を使用することができる。
硬化触媒として、Zn,Sn,Fe,Pb,Co,Ni,Al,Zrなどの金属石鹸、キレート化合物、蟻酸、酢酸などの有機酸、アミン等の塩基を使用することができる。
これらの添加物の添加量はシリコーン樹脂固形分100質量部に対して0.01〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量部が好ましい。
(キャリア製造方法)
コーティングするために用いられる溶剤は、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などである。
コーティングするために用いられる溶剤は、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などである。
キャリアコア(芯材粒子)にコーティング層(被覆層)を被覆する方法としては、シリコーン樹脂を溶剤に溶解させた後、浸漬法、スプレードライ法などによりコア表面に塗布し、乾燥により溶剤を除去し、焼き付け処理を行う。焼き付け処理終了後、キャリア粒子は、凝集しているため、解砕し篩にかけ、所望の粒径のキャリアを得る。
この焼き付け処理によってキャリア表面上に塗布されたシリコーン樹脂の三次元架橋反応がすすみ、低表面エネルギーでかつ高硬度なシリコーン樹脂被覆層が得られる。
焼き付け工程にてキャリアに付与される熱量は焼き付け温度と焼き付け時間の積により、ほぼ決定される。焼き付け温度は100〜400℃が好ましい。100℃より低い場合、三次元架橋反応の進行が遅く、未架橋成分、溶剤、触媒等がシリコーン樹脂中に多く残存する。400℃より高い場合、シリコーン樹脂自体が分解し、芯材粒子からの剥離が生じることもある。
焼き付け時間は、焼き付け温度にもよるが、1〜5時間が好ましい。
〈トナーの製造方法〉
本発明に係るトナーを構成する着色粒子は、少なくとも樹脂と着色剤を含有してなるものである。本発明に係るトナーは、体積基準におけるメディアン径(D50)を前述の範囲にすることで、微小ドット画像の忠実な再現を可能にする。小粒径トナーは、その製造工程で粒径や形状を制御する操作を加えて粒子形成が可能な重合法で作製することが好ましい。その中でも、乳化重合法や懸濁重合法により樹脂粒子を形成しておき、この樹脂粒子を凝集させる工程を経て前述の粒径を有する着色粒子を形成する乳化会合法は有効な作製方法の1つであるといえる。
本発明に係るトナーを構成する着色粒子は、少なくとも樹脂と着色剤を含有してなるものである。本発明に係るトナーは、体積基準におけるメディアン径(D50)を前述の範囲にすることで、微小ドット画像の忠実な再現を可能にする。小粒径トナーは、その製造工程で粒径や形状を制御する操作を加えて粒子形成が可能な重合法で作製することが好ましい。その中でも、乳化重合法や懸濁重合法により樹脂粒子を形成しておき、この樹脂粒子を凝集させる工程を経て前述の粒径を有する着色粒子を形成する乳化会合法は有効な作製方法の1つであるといえる。
以下に、本発明に係るトナーの作製方法の一例である乳化会合法によるトナー作製を説明する。乳化会合法によるトナー作製は以下の様な工程を経て行われる。
(1)樹脂粒子分散液の作製工程
(2)着色剤粒子分散液の作製工程
(3)樹脂粒子等の凝集・融着工程
(4)熟成工程
(5)冷却工程
(6)洗浄工程
(7)乾燥工程
(8)外添剤処理工程
以下、各工程について説明する。
(2)着色剤粒子分散液の作製工程
(3)樹脂粒子等の凝集・融着工程
(4)熟成工程
(5)冷却工程
(6)洗浄工程
(7)乾燥工程
(8)外添剤処理工程
以下、各工程について説明する。
(1)樹脂粒子分散液の作製工程
この工程は樹脂粒子を形成する重合性単量体を水系媒体中に投入して重合を行うことにより100〜1000nm程度の大きさの樹脂粒子を形成する工程である。なお、樹脂粒子中にワックスを含有させたものを形成することも可能である。この場合、ワックスを重合性単量体に溶解あるいは分散させておき、これを水系媒体中で重合させると、ワックスを含有してなる樹脂粒子が形成される。
この工程は樹脂粒子を形成する重合性単量体を水系媒体中に投入して重合を行うことにより100〜1000nm程度の大きさの樹脂粒子を形成する工程である。なお、樹脂粒子中にワックスを含有させたものを形成することも可能である。この場合、ワックスを重合性単量体に溶解あるいは分散させておき、これを水系媒体中で重合させると、ワックスを含有してなる樹脂粒子が形成される。
(2)着色剤粒子分散液の作製工程
水系媒体中に着色剤を分散させ、100〜200nm程度の大きさの着色剤粒子分散液を作製する工程である。
水系媒体中に着色剤を分散させ、100〜200nm程度の大きさの着色剤粒子分散液を作製する工程である。
(3)樹脂粒子の凝集・融着工程
この工程は、水系媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させ、凝集させたこれらの粒子を融着させ、これらの粒子を凝集してなる着色粒子を作製する工程で、いわゆる「樹脂粒子を凝集させる工程」に該当する工程である。
この工程は、水系媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させ、凝集させたこれらの粒子を融着させ、これらの粒子を凝集してなる着色粒子を作製する工程で、いわゆる「樹脂粒子を凝集させる工程」に該当する工程である。
この工程では、樹脂粒子と着色剤粒子とが存在している水系媒体中に、塩化マグネシウム等に代表されるアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等の凝集剤を添加し、次いで、前記樹脂粒子のガラス転移点以上であって、かつ前記混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱することで凝集を進行させると同時に樹脂粒子同士の融着を行う。
そして、凝集を進行させて粒子の大きさが目標になった時に、食塩等の塩を添加して凝集を停止させる。
(4)熟成工程
この工程は、上記凝集・融着工程に引き続き、反応系を加熱処理することにより着色粒子の形状を所望の平均円形度になるまで熟成する工程である。
この工程は、上記凝集・融着工程に引き続き、反応系を加熱処理することにより着色粒子の形状を所望の平均円形度になるまで熟成する工程である。
(5)冷却工程
この工程は、前記着色粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
この工程は、前記着色粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
(6)洗浄工程
この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離する工程と、固液分離されてウェットのトナーケーキと呼ばれるケーキ状集合体となった着色粒子より界面活性剤や凝集剤等の付着物を除去するための洗浄工程からなる。
この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離する工程と、固液分離されてウェットのトナーケーキと呼ばれるケーキ状集合体となった着色粒子より界面活性剤や凝集剤等の付着物を除去するための洗浄工程からなる。
洗浄処理は、濾液の電気伝導度がたとえば5μS/cm程度になるまで水洗浄する。濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタプレス等を使用して行う濾過法などがあり、特に限定されるものではない。
(7)乾燥工程
この工程は、洗浄処理された着色粒子を乾燥処理し、乾燥された着色粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤ、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
この工程は、洗浄処理された着色粒子を乾燥処理し、乾燥された着色粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤ、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
また、乾燥された着色粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。尚、乾燥処理された着色粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサ等の機械式の解砕装置を使用することができる。
(8)外添剤処理工程
この工程は、乾燥された着色粒子に前述した外添剤を添加しトナーを作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置が挙げられる。
この工程は、乾燥された着色粒子に前述した外添剤を添加しトナーを作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置が挙げられる。
以上の工程を経て、本発明に係るトナーを作製することが可能である。
次に、本発明に係るトナーを構成する樹脂、着色剤、ワックス等について、具体例を挙げて説明する。
〈トナーを構成する樹脂〉
先ず、本発明に係るトナーに使用可能な樹脂は、下記に記載のような重合性単量体を重合して得られた重合体を用いることができる。
先ず、本発明に係るトナーに使用可能な樹脂は、下記に記載のような重合性単量体を重合して得られた重合体を用いることができる。
本発明に係る樹脂は、少なくとも1種の重合性単量体を重合して得られた重合体を構成成分として含むものであるが、前記重合性単量体としては、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、α−メチルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、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−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−ドデシルスチレンの様なスチレンあるいはスチレン誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、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、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等の、アクリル酸エステル誘導体、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエ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、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン類、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、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、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あるいはメタクリル酸誘導体がある。これらビニル系単量体は単独あるいは組み合わせて使用することができる。
また、樹脂を構成する重合性単量体としてイオン性解離基を有するものを組み合わせて用いることも可能である。例えば、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の置換基を単量体の構成基として有するもので、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸、アシドホスホオキシエチルメタクリレート等が挙げられる。
さらに、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等の多官能性ビニル類を使用して架橋構造の樹脂とすることもできる。
〈着色剤〉
本発明に係るトナーに使用可能な着色剤としては公知のものが挙げられる。具体的な着色剤を以下に示す。
本発明に係るトナーに使用可能な着色剤としては公知のものが挙げられる。具体的な着色剤を以下に示す。
黒色の着色剤としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
マゼンタもしくはレッド用の着色剤としては、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48;1、C.I.ピグメントレッド53;1、C.I.ピグメントレッド57;1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
また、オレンジもしくはイエロー用の着色剤としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
さらに、グリーンもしくはシアン用の着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15;2、C.I.ピグメントブルー15;3、C.I.ピグメントブルー15;4、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
これらの着色剤は必要に応じて単独もしくは2つ以上を選択併用することも可能である。また、着色剤の添加量はトナー全体に対して1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%の範囲に設定するのが良い。
〈ワックス〉
本発明に係るトナーに使用可能なワックスとしては、従来公知のものが挙げられる。具体的には、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
本発明に係るトナーに使用可能なワックスとしては、従来公知のものが挙げられる。具体的には、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。
また、トナー中のワックス含有量は、1〜30質量%が好ましく、さらに好ましくは5〜20質量%である。
〈画像形成装置の基本的構成〉
この方法を具体的に説明するために、本発明に係わる画像形成方法における現像方法の代表的な構成例の主要部を図1に示す。
この方法を具体的に説明するために、本発明に係わる画像形成方法における現像方法の代表的な構成例の主要部を図1に示す。
この画像形成装置は、電子写真方式により静電潜像担持体(感光体)1に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Pに転写して画像形成を行うプリンターである。この画像形成装置は画像を担持するための静電潜像担持体1を有しており、静電潜像担持体1の周辺には、静電潜像担持体1を帯電するための帯電手段としての帯電部材3、静電潜像担持体1上の静電潜像を現像する現像装置2b、静電潜像担持体1上のトナー像を転写するための転写ローラ4、及び静電潜像担持体1上の残留トナー除去用のクリーニングブレード5が、静電潜像担持体1の回転方向Aに沿って順に配置されている。
トナー担持体25は、現像剤担持体11と静電潜像担持体1との間に設けられ、トナー分離手段であるバイアス電圧が印加されることにより、現像剤中のトナーを電気的にトナー担持体表面に分離・担持させるようになっている。トナー担持体25によって分離・担持されたトナーは、当該トナー担持体25によって搬送され、現像領域6において静電潜像担持体1上の静電潜像を現像する。
トナー担持体25は電源(不図示)に接続され、所定のトナー分離のためのバイアス電圧が印加され、これによって、現像剤中のトナーが電気的にトナー担持体25表面に分離・担持される。
尚、静電潜像担持体1は、帯電部材3で帯電された後に、図中のE点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置30により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像をトナー担持体上のトナーが現像する。転写ローラ4は、この静電潜像担持体1上のトナー像を転写媒体Pに転写した後、図中の矢印C方向に排出する。クリーニングブレード5は、転写後の静電潜像担持体1上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。画像形成装置に用いられる静電潜像担持体1、帯電部材3、露光装置30、転写ローラ4、クリーニングブレード5等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。
例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、静電潜像担持体1と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
トナー担持体25に印加されるトナー分離バイアスはトナーの帯電極性によって異なる。トナーが負に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧であり、トナーが正に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧である。トナーが正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、トナー担持体に印加される平均電圧と現像剤担持体に印加される平均電圧との差は20〜500V、特に50〜300Vであることが好ましい。電位差が小さすぎると、トナー担持体上のトナー量が少なく十分な画像濃度が得られない。一方、電位差が大きすぎると、トナー供給過多となり、無駄なトナー消費が増加する恐れがある。
現像装置2bにおいては、さらに、トナー担持体と現像剤担持体との間に交流電界が形成されることが好ましい。交流電界が形成されることで、トナーが往復振動するため、トナーと逆極性粒子を有効に分離することができる。その際、2.5×106V/m以上の電界が形成されることが好ましい。2.5×106V/m以上の電界が形成されることで、電界によってもトナーから逆極性粒子を分離することが可能となり、より一層、トナーの分離性を向上させることが可能となる。
本明細書中、トナー担持体と現像剤担持体との間で形成される電界をトナー分離電界という。そのようなトナー分離電界は通常、トナー担持体または現像剤担持体の一方、または両方に交流電圧を印加することで得られる。特に静電潜像をトナーで現像するためにトナー担持体に交流電圧が印加される場合、トナー担持体に印加される交流電圧を利用して、トナー分離電界を形成することが望ましい。このときトナー分離電界は絶対値の最大値が上記範囲内であればよい。
例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値よりも低い直流電圧のみが印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値よりも高い直流電圧のみが印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)とトナー担持体に印加される電圧(直流)との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。
また、例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、トナー担持体には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも低い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、トナー担持体には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも高い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧(直流)とトナー担持体に印加される電圧(直流+交流)との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。
また、例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体およびトナー担持体の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値より平均電圧が小さい電圧(直流+交流)が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体およびトナー担持体の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)の平均値より平均電圧が大きい電圧(直流+交流)が印加される。これらのとき、それぞれに印加される交流電圧成分の振幅や位相、周波数、デューティー比等の相違によって生じる、現像剤担持体に印加される電圧(直流+交流)とトナー担持体に印加される電圧(直流+交流)との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値が、トナー分離電界の絶対値の最大値となり、当該値が上記範囲とすることが望ましい。
トナー担持体25によってトナーが分離された現像剤担持体11上の残りの現像剤、すなわちキャリアおよび逆極性粒子は、そのまま当該現像剤担持体11によって搬送され現像剤槽16に回収される。この実施形態において、トナーの分離後、逆極性粒子はそのまま現像剤担持体11によって現像剤槽内へ回収されるため、逆極性粒子回収部材で捕集した逆極性粒子を非画像形成時に現像剤槽に戻す工程を省略することが可能となる。
トナー担持体25は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてよく、例えば、表面処理を施したアルミローラが挙げられる。そのほかアルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
図1に示す現像装置2bにおいて詳しくは、現像剤槽16内の現像剤24は、バケットローラ17の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ17によって汲み上げられて現像剤担持体11表面のスリーブローラ12へと供給される。この現像剤24は、現像剤担持体(現像ローラ)11内部の磁石ローラ13の磁力によってスリーブローラ12の表面側に保持され、スリーブローラ12と共に回転移動して、現像ローラ11に対向して設けられた規制部材15で通過量を規制される。その後、トナー担持体25との対向部において、前記のように、現像剤に含まれるトナーのみがトナー担持体25に分離・担持される。分離されたトナーは静電潜像担持体1と対向する現像領域6へと搬送される。現像領域6では、静電潜像担持体1上の静電潜像と現像バイアスの印加されたトナー担持体25との間に形成された電界がトナーに与える力により、トナー担持体25上のトナーが静電潜像担持体1上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域6を通過したトナー担持体上のトナー層は、トナー担持体と現像剤担持体との対向部における磁気ブラシによるトナー供給・回収を経て、現像領域に搬送される。一方、トナーが分離されて現像剤担持体11上に残った現像剤は、そのまま現像剤槽16に向けて搬送され、バケットローラ17に対向して設けられた磁石ローラ同極部N3,N2の反発磁界によって現像剤担持体11上から剥離され、現像剤槽16内へと回収される。補給部7に設けられた不図示の補給制御部は、現像剤24中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ19の駆動手段に駆動開始信号を送り、補給トナー23が現像剤槽16内へ供給される。
以下、本発明を下記の実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔トナーの作製〕
以下の手順に基づき、非磁性のトナー1を作製した。
以下の手順に基づき、非磁性のトナー1を作製した。
1.樹脂粒子分散液(1HML)の作製
(1)樹脂粒子分散液(1H)の作製
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けたセパラブルフラスコに、ラウリル硫酸ナトリウム7.08質量部をイオン交換水3010質量部に溶解させて界面活性剤溶液(水系媒体)を作製した。この界面活性剤溶液を、窒素気流下で撹拌速度230rpmにて撹拌しつつ、80℃に昇温させた。
(1)樹脂粒子分散液(1H)の作製
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けたセパラブルフラスコに、ラウリル硫酸ナトリウム7.08質量部をイオン交換水3010質量部に溶解させて界面活性剤溶液(水系媒体)を作製した。この界面活性剤溶液を、窒素気流下で撹拌速度230rpmにて撹拌しつつ、80℃に昇温させた。
この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)9.2質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、下記に示す化合物を含有してなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 77.8質量部
n−ブチルアクリレート 17.7質量部
アクリル酸 2.52質量部
前記単量体混合液を滴下してなる反応系を75℃の下で2時間にわたり加熱、撹拌して重合を行い、樹脂粒子分散液を作製した。これを「樹脂粒子分散液(1H)」とする。
n−ブチルアクリレート 17.7質量部
アクリル酸 2.52質量部
前記単量体混合液を滴下してなる反応系を75℃の下で2時間にわたり加熱、撹拌して重合を行い、樹脂粒子分散液を作製した。これを「樹脂粒子分散液(1H)」とする。
(2)樹脂粒子分散液(1HM)の作製
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、下記化合物を含有してなる単量体混合液を調製した。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に、下記化合物を含有してなる単量体混合液を調製した。
スチレン 104.1質量部
n−ブチルアクリレート 28.4質量部
アクリル酸 3.49質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 5.6質量部
さらに、前記単量体混合液に、
ペンタエリスリトールテトラベヘネート 98.0質量部
を添加し、90℃に加温して溶解させた。
n−ブチルアクリレート 28.4質量部
アクリル酸 3.49質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 5.6質量部
さらに、前記単量体混合液に、
ペンタエリスリトールテトラベヘネート 98.0質量部
を添加し、90℃に加温して溶解させた。
一方、ラウリル硫酸ナトリウム1.6質量部をイオン交換水2700質量部に溶解させて界面活性剤溶液(水系媒体)を作製し、これを98℃に加熱した。この界面活性剤溶液中に、前述の「樹脂粒子分散液(1H)」を固形分換算で28質量部添加した後、前述したペンタエリスリトールテトラベヘネートを含有した単量体混合液を添加した。
そして、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(エム・テクニック(株)製)」を用い、8時間かけて混合分散を行って、乳化粒子(油滴)を含有してなる乳化分散液を調製した。
次いで、この乳化分散液に、重合開始剤(KPS)5.1質量部をイオン交換水240質量部に溶解させた開始剤溶液と、イオン交換水750質量部とを添加した。その後、この系を98℃に昇温し、12時間にわたり加熱、撹拌して重合を行い、複合樹脂からなる樹脂粒子分散液を作製した。これを「樹脂粒子分散液(1HM)」とする。
(3)樹脂粒子分散液(1HML)の作製
前記「樹脂粒子分散液(1HM)」を80℃に調整し、これに、下記化合物を含有してなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。
前記「樹脂粒子分散液(1HM)」を80℃に調整し、これに、下記化合物を含有してなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 298質量部
n−ブチルアクリレート 93.6質量部
アクリル酸 10.3質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 10.4質量部
滴下終了後、重合開始剤(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、2時間にわたり加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃まで冷却して、樹脂粒子分散液を作製した。これを「樹脂粒子分散液(1HML)」とする。
n−ブチルアクリレート 93.6質量部
アクリル酸 10.3質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル 10.4質量部
滴下終了後、重合開始剤(KPS)7.4質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、2時間にわたり加熱、撹拌して重合を行い、その後、反応系を28℃まで冷却して、樹脂粒子分散液を作製した。これを「樹脂粒子分散液(1HML)」とする。
2.着色剤分散液1の調製
ラウリル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に投入し、これを撹拌、溶解させて界面活性剤溶液(水系媒体)を調製した。この界面活性剤溶液を撹拌しながら、下記着色剤を徐々に添加した。
ラウリル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に投入し、これを撹拌、溶解させて界面活性剤溶液(水系媒体)を調製した。この界面活性剤溶液を撹拌しながら、下記着色剤を徐々に添加した。
C.I.Pigment Blue15:3 400.0質量部
上記着色剤を添加後、撹拌装置「クレアミックス(エム・テクニック(株)製)」を用い、着色剤の粒子径が200nm以下になるまで分散処理を行って、着色剤分散液の調製を行った。得られた着色剤分散液を「着色剤分散液1」とする。
上記着色剤を添加後、撹拌装置「クレアミックス(エム・テクニック(株)製)」を用い、着色剤の粒子径が200nm以下になるまで分散処理を行って、着色剤分散液の調製を行った。得られた着色剤分散液を「着色剤分散液1」とする。
3.着色粒子1Cの作製
温度センサ、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に以下のものを投入して撹拌処理した。
温度センサ、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に以下のものを投入して撹拌処理した。
「樹脂粒子分散液(1HML)」(固形分換算) 200質量部
イオン交換水 3000質量部
「着色剤分散液1」 33質量部
反応容器内の温度を30℃に調整後、上記反応溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10.0に調整した。
イオン交換水 3000質量部
「着色剤分散液1」 33質量部
反応容器内の温度を30℃に調整後、上記反応溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10.0に調整した。
次いで、塩化マグネシウム・6水和物52.6質量部をイオン交換水72質量部に溶解した水溶液を撹拌下、30℃にて10分間で添加した。添加終了後3分経過してから昇温を開始し、反応系を60分間かけて90℃まで昇温させ、凝集を進行させた。凝集により形成される粒子の大きさは「マルチサイザー3」で観察した。
体積基準メディアン径が6.5μmになった時に、塩化ナトリウム115質量部をイオン交換水700質量部に溶解した水溶液を添加して凝集を停止させた。
さらに、液温を90℃±2℃にし、6時間加熱撹拌を継続して、液温を30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し、撹拌を停止した。
生成した着色粒子を固液分離し、イオン交換水で洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥処理し「着色粒子1C」を作製した。
4.外添剤処理方法
(トナー1の作製)
前記着色粒子1Cを100質量部、小粒径外添剤として疎水性シリカ1A(数平均一次粒子径10nm)を0.4質量部、その他の外添剤として疎水性シリカB(数平均一次粒子径120nm)を5.0質量部添加し、ヘンシェルミキサーを用いて周速40m/秒にて30分間混合し、トナーを作製した。得られたトナーをトナー1とする。
(トナー1の作製)
前記着色粒子1Cを100質量部、小粒径外添剤として疎水性シリカ1A(数平均一次粒子径10nm)を0.4質量部、その他の外添剤として疎水性シリカB(数平均一次粒子径120nm)を5.0質量部添加し、ヘンシェルミキサーを用いて周速40m/秒にて30分間混合し、トナーを作製した。得られたトナーをトナー1とする。
(トナー2〜10の作製)
トナー1の外添処理に使用した小粒径外添剤を「表1」に記載の種類及び添加部数に変更した以外はトナー1と同様にトナー2〜10を作製した。
トナー1の外添処理に使用した小粒径外添剤を「表1」に記載の種類及び添加部数に変更した以外はトナー1と同様にトナー2〜10を作製した。
〔キャリアの作製〕
以下の手順に基づき、キャリア1を作製した。
以下の手順に基づき、キャリア1を作製した。
1.心材粒子の作製
MnO換算で20.0mol%、Fe2O3換算で80.0mol%になるように各原材料を適量配合し、水を加え、湿式ボールミルで10時間粉砕、混合し、乾燥させ、950℃で4時間保持した後、湿式ボールミルで24時間粉砕を行ったスラリーを造粒乾燥し、窒素雰囲気中で1300℃・6時間保持した後、解砕し、粒度調整を行った。その後、ロータリーキルンで1000℃酸化処理を行い、マンガン系フェライト粒子(芯材粒子)を得た。このマンガン系フェライト粒子は、平均粒径が50μmである。
MnO換算で20.0mol%、Fe2O3換算で80.0mol%になるように各原材料を適量配合し、水を加え、湿式ボールミルで10時間粉砕、混合し、乾燥させ、950℃で4時間保持した後、湿式ボールミルで24時間粉砕を行ったスラリーを造粒乾燥し、窒素雰囲気中で1300℃・6時間保持した後、解砕し、粒度調整を行った。その後、ロータリーキルンで1000℃酸化処理を行い、マンガン系フェライト粒子(芯材粒子)を得た。このマンガン系フェライト粒子は、平均粒径が50μmである。
2.被覆樹脂溶液の作製
シリコーン樹脂(商品名:SR−2406、東レ・ダウコーニング製)を固形分換算で10質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを2質量部、それぞれ秤量し、100質量部のトルエン溶剤に溶解させ、次に、導電性カーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC:ケッチェン・ブラック・インターナショナル製)0.7質量部を添加し、パールミルにて分散して、被覆樹脂溶液を得た。
シリコーン樹脂(商品名:SR−2406、東レ・ダウコーニング製)を固形分換算で10質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを2質量部、それぞれ秤量し、100質量部のトルエン溶剤に溶解させ、次に、導電性カーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC:ケッチェン・ブラック・インターナショナル製)0.7質量部を添加し、パールミルにて分散して、被覆樹脂溶液を得た。
(キャリア1の作製)
上記芯材粒子1000質量部に対し、上記の被覆樹脂溶液を流動床被覆装置にて、被覆時間が80分になるように単位時間当たりの噴霧量を調整し、被覆を行った。その後、260℃で1時間焼き付けを行い、キャリア1を作製した。
上記芯材粒子1000質量部に対し、上記の被覆樹脂溶液を流動床被覆装置にて、被覆時間が80分になるように単位時間当たりの噴霧量を調整し、被覆を行った。その後、260℃で1時間焼き付けを行い、キャリア1を作製した。
(キャリア2〜9の作製)
キャリア1の作製に使用した被覆樹脂溶液中のカーボンブラックとアミノシランカップリング剤を「表1」に記載の添加部数に変更した以外はキャリア1と同様にキャリア2〜9を作製した。
キャリア1の作製に使用した被覆樹脂溶液中のカーボンブラックとアミノシランカップリング剤を「表1」に記載の添加部数に変更した以外はキャリア1と同様にキャリア2〜9を作製した。
〔現像剤の作製〕
(実施例1)
上記トナー1とキャリア1をトナー濃度が7質量%になるように、ミクロ型V型混合機(筒井理化学器株式会社)に投入し、回転速度45rpmで30分間混合し、実施例1の現像剤を作製した。
(実施例1)
上記トナー1とキャリア1をトナー濃度が7質量%になるように、ミクロ型V型混合機(筒井理化学器株式会社)に投入し、回転速度45rpmで30分間混合し、実施例1の現像剤を作製した。
(実施例2〜10、比較例1〜8)
実施例1の現像剤の作製と同様に、トナーとキャリアを「表1」に記載の組合せで混合し、実施例2〜10および比較例1〜8の現像剤を作製した。
実施例1の現像剤の作製と同様に、トナーとキャリアを「表1」に記載の組合せで混合し、実施例2〜10および比較例1〜8の現像剤を作製した。
(評価)
評価装置としてカラー複合機「bizhub PRO C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を準備し、上記で作製した各2成分現像剤を順次装填し、高温高湿(33℃、80%RH)の環境で、印字率が1%の文字画像をA4の上質紙(64g/m2)に1枚間欠モードにて5万枚プリントを行った。
評価装置としてカラー複合機「bizhub PRO C6500」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を準備し、上記で作製した各2成分現像剤を順次装填し、高温高湿(33℃、80%RH)の環境で、印字率が1%の文字画像をA4の上質紙(64g/m2)に1枚間欠モードにて5万枚プリントを行った。
初期及び5万枚プリント終了後にA4の白紙画像とベタ画像を1枚、及び5万枚プリント終了後にA4の25%ハーフトーン画像を50枚出力し、以下の評価を行った。
〈カブリ濃度〉
カブリ濃度の測定は、まず印字されていない白紙について、マクベス反射濃度計「RD−918」を用いて20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、白紙濃度とする。次に出力した白紙画像について、同様に20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、この平均濃度から白紙濃度を引いた値をカブリ濃度として評価した。カブリ濃度が0.010未満であれば、カブリは実用的に問題ないといえる。
カブリ濃度の測定は、まず印字されていない白紙について、マクベス反射濃度計「RD−918」を用いて20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、白紙濃度とする。次に出力した白紙画像について、同様に20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、この平均濃度から白紙濃度を引いた値をカブリ濃度として評価した。カブリ濃度が0.010未満であれば、カブリは実用的に問題ないといえる。
〈画像濃度〉
画像濃度は出力したベタ画像をマクベス社製反射濃度計RD−918にて測定した。画像濃度は絶対濃度である。なお、画像濃度は、1.20以上であれば、実用上問題はない。
画像濃度は出力したベタ画像をマクベス社製反射濃度計RD−918にて測定した。画像濃度は絶対濃度である。なお、画像濃度は、1.20以上であれば、実用上問題はない。
〈キャリア付着〉
出力した25%ハーフトーン画像について、出力画像上にキャリア付着に起因する白抜けが発生しているか目視により確認した。なお、出力した50枚の中で、白抜けが発生した画像が2枚以下であれば、実用上問題はない。
出力した25%ハーフトーン画像について、出力画像上にキャリア付着に起因する白抜けが発生しているか目視により確認した。なお、出力した50枚の中で、白抜けが発生した画像が2枚以下であれば、実用上問題はない。
以上の評価結果を表1に示す。なお、各評価試験とも、評価試験1回目(スタート時)及び5万回画像形成した後の性能について評価し、前者の性能を初期性能、後者の性能を耐久後の性能とした。
表1に示した結果から明らかなように、本発明に係る実施例は、比較例に比べ、初期及び耐久後の評価試験において、カブリ濃度が低いにも拘わらず、画像濃度が高く、かつキャリア付着防止性において優れていることが分かる。
すなわち、上記結果に基づき、本発明の手段により、ハイブリッド現像方式による画像形成においても、長寿命でカブリが少なく画像濃度の安定した画像を得ることを可能とする静電荷像現像用現像剤を提供することができることが分かる。また、当該静電荷像現像用現像剤を用いる画像形成方法及び画像形成装置を提供することができることが分かる。
1 静電潜像担持体
2b 現像装置
3 帯電部材
4 転写ローラ
5 クリーニングブレード
6 現像領域
7 補給部
11 現像剤担持体
12 スリーブローラ
13 磁石ローラ
15 規制部材
16 現像剤槽
17 バケットローラ
18 ケーシング
19 トナー補給ローラ
21 ホッパ
23 補給トナー
24 現像剤
25 トナー担持体
2b 現像装置
3 帯電部材
4 転写ローラ
5 クリーニングブレード
6 現像領域
7 補給部
11 現像剤担持体
12 スリーブローラ
13 磁石ローラ
15 規制部材
16 現像剤槽
17 バケットローラ
18 ケーシング
19 トナー補給ローラ
21 ホッパ
23 補給トナー
24 現像剤
25 トナー担持体
Claims (3)
- ハイブリッド現像方式による画像形成に用いるトナーとキャリアからなる静電荷像現像用現像剤であって、(i)該トナーは、体積基準メディアン径が3〜8μmであり、数平均一次粒子径が5〜30nmのシリカ若しくはアルミナを外添剤として0.1〜1.0質量部有しており、(ii)該キャリアは、体積平均粒径が30〜70μmであり、該キャリアを構成する心材粒子の表面にシリコーン樹脂コート層を有しており、該シリコーン樹脂コート層にはシリコーン樹脂100質量部に対してカーボンブラックを4〜12質量部とアミノシランカップリング剤を10〜40質量部含有していることを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
- 請求項1に記載の静電荷像現像用現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
- 請求項1に記載の静電荷像現像用現像剤を用いることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009113371A JP2010262156A (ja) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | 静電荷像現像用現像剤、それを用いる画像形成方法及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009113371A JP2010262156A (ja) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | 静電荷像現像用現像剤、それを用いる画像形成方法及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010262156A true JP2010262156A (ja) | 2010-11-18 |
Family
ID=43360266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009113371A Pending JP2010262156A (ja) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | 静電荷像現像用現像剤、それを用いる画像形成方法及び画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010262156A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3570112A1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-11-20 | Konica Minolta, Inc. | Two-component developer for electrostatic charge image development |
-
2009
- 2009-05-08 JP JP2009113371A patent/JP2010262156A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3570112A1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-11-20 | Konica Minolta, Inc. | Two-component developer for electrostatic charge image development |
CN110501882A (zh) * | 2018-05-17 | 2019-11-26 | 柯尼卡美能达株式会社 | 静电图像显影用双组分显影剂 |
US10698331B2 (en) | 2018-05-17 | 2020-06-30 | Konica Minolta, Inc. | Two-component developer for electrostatic charge image development |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2000039740A (ja) | 磁性微粒子分散型樹脂キャリア,二成分系現像剤及び画像形成方法 | |
JP2004287197A (ja) | 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤、及び画像形成方法 | |
KR101337062B1 (ko) | 정전하상 현상용 토너 | |
JP2011128406A (ja) | 静電潜像現像用トナー及び画像形成方法 | |
JP2009098668A (ja) | 電子写真用キャリア | |
JP2012230222A (ja) | 二成分現像剤、画像形成方法 | |
JP5482813B2 (ja) | 定着液および画像形成方法 | |
JP2010276754A (ja) | トナーの製造方法、トナー | |
JP2009069259A (ja) | 2成分現像剤とそれを用いた画像形成方法及び画像形成装置 | |
JPH1165163A (ja) | 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤および画像形成方法 | |
JP2010281928A (ja) | 二成分現像剤および現像方法 | |
JPH1039549A (ja) | 磁性コートキャリア、二成分系現像剤及び現像方法 | |
JP2005345975A (ja) | 正帯電トナー、正帯電現像剤、画像形成方法 | |
JP2010262156A (ja) | 静電荷像現像用現像剤、それを用いる画像形成方法及び画像形成装置 | |
JP4321494B2 (ja) | 正帯電性重合トナー、正帯電性現像剤、画像形成方法 | |
JP5630328B2 (ja) | 二成分現像剤 | |
JP2012003176A (ja) | 静電荷像現像用トナー | |
JP2010175701A (ja) | 静電潜像現像用トナー及び画像形成方法 | |
JP2009025600A (ja) | 電子写真現像剤 | |
JP5696583B2 (ja) | 画像形成方法 | |
JP2002214842A (ja) | 電子写真用キャリア、二成分現像剤及び電子写真用キャリアの製造方法 | |
JP4356498B2 (ja) | 静電潜像現像剤 | |
JP2000187359A (ja) | 静電潜像現像用キャリア及び静電潜像現像剤 | |
JP2008040210A (ja) | 画像形成方法 | |
JP2010128142A (ja) | 2成分現像剤とそれを用いた画像形成方法 |