JP2011145648A - 静電潜像現像剤用キャリア、二成分現像剤、現像剤入り容器、画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芯材粒子表面に被覆層を有するキャリアであって、該被覆層は、トリス(トリアルキルシロキシ)シランとラジカル重合性シランとを含む共重合体を加熱処理して得られた樹脂、及び表面に炭素を有する酸化スズ微粒子を含有する。
【選択図】なし
Description
また、特許文献22には、オルガノポリシロキサンと、オルガノシランと、硬化触媒(チタン、錫、亜鉛、コバルト、鉄、アルミニウム系化合物、アミン類等)とからなる被覆性組成物を主成分とするコーティング剤を、芯材粒子の表面に被覆してなるものが開示されている。
さらに、例えば特許文献23には、芯材粒子の表面が、4級アンモニウム塩触媒、アルミニウム触媒又はチタン触媒(具体的には前記ジイソプロポキシビス(アセチルアセトンネート))を含有するシリコーン樹脂又は変性シリコーン樹脂で被覆されているものが開示されている。
また、特許文献28には二酸化スズと酸化インジウムとからなる導電性フィラーを用いた抵抗調整技術が開示されているが、抵抗調整可能範囲の面、耐久性の面、コスト的な面、またレアメタルであるインジウムの永続的使用可能性等の面より実用性に改良の余地、等の点で問題があり、より抵抗制御範囲が広く、色汚れの無い、埋蔵量の豊富な導電性粒子が求められる。
(1)芯材粒子表面に被覆層を有するキャリアであって、該被覆層は、少なくとも下記構造式1で表されるモノマー成分と下記構造式2で表されるモノマー成分とを含む共重合体を加熱処理して得られた樹脂、及び表面に炭素を有する酸化スズ微粒子を含有してなることを特徴とする静電潜像現像用キャリアである。
R1:水素原子、またはメチル基
m:1〜8の整数
R2:炭素原子数1〜4のアルキル基
R3:炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜4のアルコキシ基
X:10〜90モル%
Y:10〜90モル%
(式中において、R1、m、R2、R3、X、Y、及びZは以下に該当するものを示す。)
R1:水素原子、またはメチル基
m:1〜8の整数
R2:炭素原子数1〜4のアルキル基
R3:炭素数1〜8のアルキル基、または炭素数1〜4のアルコキシ基
X:10〜40モル%
Y:10〜40モル%
Z:30〜80モル%
60モル%<Y+Z<90モル%
(4)上記(3)に記載のキャリアにおいて、前記加熱処理時の熱処理温度が100〜350℃であることを特徴とする。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のキャリアにおいて、前記酸化スズ微粒子の一次粒子径が1〜500nmであることを特徴とする。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のキャリアにおいて、前記酸化スズ微粒子のSn面積率の標準偏差σが20以下であることを特徴とする。
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載のキャリアにおいて、前記被覆膜の平均膜厚が、0.05μm以上4.00μm以下であることを特徴とする。
(8)上記(1)〜(7)のいずれかに記載のキャリアは、体積固有抵抗が、1×109Ω・cm以上1×1017Ω・cm以下であることを特徴とする。
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載のキャリアは、重量平均粒子径が、20μm以上65μm以下であることを特徴とする。
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載のキャリアは、1kOeの磁場における磁化が40Am2/kg以上90Am2/kg以下であることを特徴とする。
(11)上記(1)〜(10)のいずれかに記載のキャリアは、アンチモン及びインジウムが少なくとも熱分析による検出限界以下であることを特徴とする。
(13)上記(12)に記載の二成分現像剤において、前記トナーがカラートナーであることを特徴とする。
即ち、本発明の電子写真現像剤用キャリアは、後述のモノマーA成分及びモノマーB成分あるいはさらにモノマーC成分をラジカル共重合して得られるアクリル系共重合体を加水分解し、シラノール基を生成し、縮合することにより架橋、被覆した後、加熱処理して得られる静電潜像現像用キャリアである。
先に述べたように、従来においては、酸化スズはアンチモン、インジウムを被覆させることで粉体比抵抗を調整し、抵抗調整効果を得ている。ところが、アンチモンは人及び環境への安全性の面より使用に問題があり、また、アンチモンを含有する酸化スズ粉末は色調が青みを帯びる為、トナー色を損なうというカーボンブラックと同様の問題がある。また、酸化インジウムはレアメタルであり永続的使用可能性等の面より実用性、コスト面、更に抵抗制御範囲も狭いという問題点がある。本発明におけるキャリアはアンチモン、インジウムを使わないという点でこれらの問題を解決している。
しかし、こうした不具合は、本発明のキャリアの使用によれば、キャリア抵抗調整効果が大きいだけではなく、電荷のリークが早いので、新しいトナーへの帯電付与能力も高くトナーチリに対する余裕度も高いことも分かった。更に現像後スリーブに連れまわりがないことから画像濃度ムラの無く、均一な画像を提供できることも分かった。
キャリアの芯材粒子としては、特に制限はなく、電子写真用二成分キャリア粒子として公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、が好適に挙げられる。また、近年著しく進む環境面への影響を配慮し、フェライトであれば、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、例えば、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Srフェライト等を用いることが好適である。具体的には、MFL−35S、MFL−35HS(パウダーテック社製)、DFC−400M、DFC−410M、SM−350NV(DOWAエレクトロニクス社製)が好適な例として挙げられる。
なお、キャリア芯材の重量平均粒子径は、マイクロトラック粒度分析計(日機装社製)のSRAタイプを用いて測定することができる。
本発明のキャリアは、芯材粒子の表面に、下記構造式1で表されるA部分(及びそのためのモノマーA成分;以下同じ)、と下記構造式2で表されるB部分(及びそのためのモノマーB成分;以下同じ)とをラジカル共重合して得られるアクリル系共重合体を含む樹脂層用組成物を被覆した後に加熱処理して得られる樹脂及び表面に炭素を有する酸化スズ微粒子を含有する被覆層を有する静電潜像現像用キャリアである。
芯材粒子表面を被覆する樹脂は、下記構造式1で表されるA部分(及びそのためのモノマーA成分;以下同じ)、と下記構造式2で表されるB部分(及びそのためのモノマーB成分;以下同じ)とを含み、ラジカル共重合して得られるアクリル系共重合体を被覆した後、加熱処理して得られる樹脂である。
A部分(及びそのためのモノマーA成分):
A部分(モノマーA成分)は、側鎖にメチル基が多数存在する原子団・トリス(トリメチルシロキシ)シランを有しており、樹脂全体に対してA部分(モノマーA成分)の比率が高くなると表面エネルギーが小さくなり、トナーの樹脂成分、ワックス成分などの付着が少なくなる。A部分(モノマーA成分)が10モル%未満だと十分な効果が得られず、トナー成分の付着が急増する。また、90モル%より多くなると、B部分(モノマーB成分)、強靭性が不足すると共に、芯材と樹脂層の接着性が低下し、キャリア被膜の耐久性が悪くなる。
下式中、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはプロピル基である。
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiMe3)3
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiEt3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiEt3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiEt3)3
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiPr3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiPr3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiPr3)3
前式中、
R1:水素原子、またはメチル基
m:1〜8の整数
R2:炭素原子数1〜4のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基のいずれか
R3:炭素数1〜8のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など)、又は炭素数1〜4のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基)
即ち、B部分のためのモノマーB成分(前駆体を含む)は、ラジカル重合性の2官能(R3がアルキル基の場合)、又は3官能性(R3もアルコキシ基の場合)のシラン化合物であり、Y=10〜90モル%であるが、好ましくは10〜80モル%であり、より好ましくは15〜70モル%である。
B成分が10モル%未満だと、強靭さが十分得られない。一方、90モル%より多いと、被膜は固くて脆くなり、膜削れが発生し易くなる。また、環境特性が悪化する。加水分解した架橋成分がシラノール基として多数残り、環境特性(湿度依存性)を悪化させていることも考えられる。
特許第3691115号公報には、磁性粒子表面を、少なくとも末端にビニル基を有するオルガノポリシロキサンとヒドロキシル基、アミノ基、アミド基およびイミド基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を有するラジカル共重合性単量体との共重合体をイソシアネート系化合物により架橋させた熱硬化性樹脂で被覆した静電荷像現像用キャリアが記載されているが、被膜の剥がれ・削れにおいて十分な耐久性が得られていないのが現状である。
被膜の剥がれ・削れが生じると、キャリア抵抗低下による画像品質の変化、キャリア付着が起こる。また、被膜の剥がれ・削れは、現像剤の流動性を低下させ、汲み上げ量低下を引き起こし、画像濃度低下、TC(トナー濃度)アップに伴う地汚れ、トナー飛散の原因となっている。
本発明は樹脂単位重量当たりでみても、二官能、あるいは三官能の架橋可能な官能基(点)を多数(重量当り、2倍〜3倍多い)有した共重合樹脂であり、これを更に、縮重合により架橋させたものであるため、被膜が極めて強靭で削れ難く、高耐久化が図られていると考えられる。
また、イソシアネート化合物による架橋より、本発明のシロキサン結合による架橋の方が、結合エネルギーが大きく熱ストレスに対しても安定しているため、被膜の経時安定性が保たれていると推察される。
C部分(及びモノマーC成分):(アクリル成分)
R1:水素原子、またはメチル基
R2:炭素原子数1〜4の脂肪族炭化水素基
であり、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基であるアクリロイル基、またはメタアクリロイル基を有するラジカル重合性アクリル系化合物である。
前記C成分を含む場合の前記A成分及び前記B成分の含有量としては、X=10〜40モル%、Y=10〜40モル%であり、C成分の含有量は、Z=30〜80モル%、好ましくは、35〜75モル%であり、かつ、60モル%<Y+Z<90モル%であり、更に好ましくは、70モル%<Y+Z<85モル%である。
C部分(モノマーC成分)が80モル%より大きくなると、X、およびYのいずれかが10モル%以下となるため、キャリア被膜の撥水性、硬さと可とう性(膜削れ)を両立させることが難しくなる。
また、イソシアネート化合物による架橋より、本発明におけるシロキサン結合による架橋の方が、結合エネルギーが大きく熱ストレスに対しても安定しているため、被覆層の樹脂成分の経時安定性が保たれていると推察される。
シラノール基、及び/又は加水分解によりシラノ−ル基を生成することが可能な官能基(例えば、アルコキシ基やSi原子に結合するハロゲノ基等の陰性基)を有するシリコーン樹脂は、前記共重合体の架橋成分Bと直接的に、あるいはシラノール基に変化した状態の架橋成分Bと縮重合することができる。そして、前記共重合体に、シリコーン樹脂成分を含有させることにより、トナースペント性が更に改善される。
シリコーン樹脂の重量平均分子量としては、1000〜100,000、好ましくは、1000〜30000程度である。用いる樹脂の分子量が100,000より大きい場合、塗布時に塗布液の粘度が上昇しすぎ、塗膜の均一性が十分得られなかったり、硬化後に被覆層の樹脂成分の密度が十分上がらない場合がある。1000より小さいと硬化後の被覆層の樹脂成分がもろくなるなどの不具合が生じやすい。
5重量%より少ないとスペント性などの改良効果が得られず、80重量%より多いと被覆層の樹脂成分の強靭性が不足して、膜削れし易くなる。
また、本発明では、導電性微粒子(酸化スズ微粒子)の分散性向上、およびトナー帯電量調整などのために、シランカップリング剤を用いることも可能である。
特に、シリコーン樹脂に対しては、トナー帯電量調整のため、以下に示すアミノシランカップリング剤を適量(0.001〜30重量%)含有させることが有効である。
H2N(CH2)3Si(OCH3)3 MW 179.3
H2N(CH2)3Si(OC2H5)3 MW 221.4
H2NCH2CH2CH2Si(CH3)2(OC2H5) MW 161.3
H2NCH2CH2CH2Si(CH3)(OC2H5)2 MW 191.3
H2NCH2CH2NHCH2Si(OCH3)3 MW 194.3
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2 MW 206.4
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3 MW 224.4
(CH3)2NCH2CH2CH2Si(CH3)(OC2H5)2 MW 219.4
(C4H9)2NC3H6Si(OCH3)3 MW 291.6
アミノ樹脂と架橋し得るアクリル樹脂としては、ヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基を有するものが好ましく、ヒドロキシル基を有するものがさらに好ましい。これにより、芯材粒子や導電性微粒子との密着性をさらに向上させることができ、導電性微粒子の分散安定性も向上させることができる。このとき、アクリル樹脂は、水酸基価が10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましい。
これは、架橋成分Bに由来するシラノール基の縮合反応を促進する効果が大きく、且つ触媒が失活しにくいためであると考えられる。チタンアルコキシド系触媒の例としては、下記構造式5で表されるチタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)が挙げられ、また、チタンキレート系触媒の例としては、下記構造式6で表されるチタンジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)が挙げられる。
具体的には、被覆層の樹脂組成物で芯材粒子を被覆しながら、シラノール基を縮合させることにより形成してもよいし、樹脂組成物で芯材粒子を被覆した後に、シラノール基を縮合させることにより形成してもよい。
樹脂組成物で芯材粒子を被覆しながら、シラノール基を縮合させる方法としては、特に限定されないが、熱、光等を付与しながら、樹脂組成物で芯材粒子を被覆する方法等が挙げられる。また、樹脂組成物で芯材粒子を被覆した後に、シラノール基を縮合させる方法としては、特に限定されないが、樹脂組成物で芯材粒子を被覆した後に加熱する方法等が挙げられる。
したがって、本発明の共重合樹脂は、重量平均分子量が5,000〜100,000であることが好ましく、10,000〜70,000であることがより好ましく、30,000〜40,000であることがさらに好ましい。5,000より小さいと、樹脂層の強度が不足し、100,000であると、液粘度が高くなり、キャリア製造性が悪くなる。
このようにして、体積固有抵抗:1×109〜1×1017Ω・cm、1kOeの磁場における磁化:40〜90Am2/kgの特性を有する本発明のキャリアを得ることができる。
本発明で用いる導電性微粒子の一次粒子径測定法は、以下手順に従い行う。
100ml容器にトルエンを10ml入れ、測定する試料(分散液)を1ml加え、超音波洗浄機で2分間攪拌する。しかる後に、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−950V2、堀場製作所製)にて粒子径を測定する。
透過率(青色バー):85±5%
屈折率:測定粉体(2.000)、溶媒(1.496)
測定方法:バッチ式セル測定
被覆層中には、シリコーン樹脂及び/又はアクリル樹脂(いずれも架橋型樹脂である)を含有させることができる。
なお、被覆層の膜厚は、芯材粒子の粒径と比較して極めて小さいことから、表面に被覆層が形成されているキャリアと芯材粒子の粒径は、実質的に同じである。
本発明でいうキャリアの体積固有抵抗とは、図1に示すように、電極間距離0.2cm、表面積2.5cm×4cmの電極32a、電極32bを収容したフッ素樹脂製容器からなるセル31に、キャリア33を充填し、落下高さ:1cm、タッピングスピード:30回/min、タッピング回数:10回のタッピングを行う。次に、両電極間に1000Vの直流電圧を印加し、30秒後の抵抗値を、ハイレジスタンスメーター4329A(横川ヒューレットパッカード社製:High Resistance Meter)により測定し、得られた抵抗値rを、下式のとおり計算して体積固有抵抗Rとする。
R=Log[r×(2.5cm×4cm)÷0.2cm] 〔Log(Ω・cm)〕
なお、上記キャリア粒子33の抵抗率の調整は、導電性微粒子の量や被覆層の膜厚の制御等によって可能である。
上記キャリアのSn面積率の標準偏差σは、次の方法により、求めることができる。
下記手法によりSnのマッピングを行い、次にキャリア1粒子の面積に対するSnの面積率を画像処理によって求める。同様の作業を10粒子以上に対して行い、10粒子の標準偏差をもとめる。ここでは、EDX(エネルギー分散型蛍光X線分析装置、島津製作所製)を用いた。
試料固定方法 カーボンテープ(日新EM 8mm×20mタイプ)使用
蒸着の有無 なし
加速電圧 10kV
WD 13mm
アパーチャー径 30μm
ドリフト補正の有無 なし
Highカレント使用の有無 なし
時定数 20〜30
EDX測定倍率 1000倍、3000倍
積算回数 100回
カウントマッピングor定量マッピングor簡易定量マッピング カウントマッピング
マッピングに使った特性X線(L線 or K線) L線
被覆層の平均膜厚は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリアの断面を観察し、被覆層の厚さを、キャリアの表面に沿って、0.2μm間隔で50点測定し、平均することにより得られる。
キャリアの磁化が40Am2/kg未満となると、キャリア付着が生じやすくなるので好ましくない。一方、粒子の磁化が90Am2/kgを超えると、磁気ブラシが硬くなり、微小領域の均一現像が損なわれるようになる。なお、磁化は、例えば以下のようにして測定することができる。
本発明の二成分現像剤は、上記のキャリアと(後述する)トナーとからなる。
二成分現像剤における前記キャリアの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、90〜98質量%が好ましく、93〜97質量%がより好ましい。
本発明の補給用現像剤は、上記の静電潜像現像剤用キャリアと(後述する)トナーとを含有し、前記静電潜像現像剤用キャリア1重量部に対して前記トナーを2〜50重量部含有してなる。
この補給用現像剤は、現像装置内の余剰の現像剤を排出しながら画像形成を行う画像形成装置に適用することで、極めて長期に渡って安定した画像品質が得られる。つまり、現像装置内の劣化したキャリアと、補給用現像剤中の劣化していないキャリアを入れ替え、長期間に渡って帯電量を安定に保ち、安定した画像が得られる。この画像形成装置に係る方式は、特に高画像面積印字時に有効である。高画像面積印字時は、キャリアへのトナースペントによるキャリア帯電劣化が主なキャリア劣化であるが、本方式を用いることで、高画像面積時には、キャリア補給量も多くなるため、劣化したキャリアが入れ替わる頻度を上げ、これにより極めて長期間に渡って安定した画像が得られる。
本発明のトナー製造法は粉砕法、重合法など従来公知の方法全てが適用できる。例えば粉砕法の場合、トナーを混練する装置としては、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、KCK社製2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ等が好適に用いられる。以上により得られた溶融混練物は冷却した後粉砕されるが、粉砕は、例えば、ハンマーミルやロートプレックス等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式の微粉砕機などを使用することができる。
本発明におけるトナーに用いる結着樹脂としては、公知のものが使用できる。例えばポリスチレン、ポリ−p−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、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−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−メタアクリル酸共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタア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−ビニルメチルエーテル共重合体、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−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート、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、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、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、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが単独あるいは混合して使用できる。
本発明のカラートナー等のトナーに用いられる着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な公知の顔料や染料全てが使用でき、ここで挙げるものに限らない。また、これら着色剤は1種または2種以上を使用することができる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。該樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、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、脂肪族炭化水素樹脂、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、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
更に、本発明で用いるトナーには上記結着樹脂、着色剤の他に、定着助剤を含有することもできる。これにより、定着ロールにトナー固着防止用オイルを塗布しない定着システム、いわゆるオイルレスシステムにおいても使用できる。定着助剤としては、公知のものが使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールワックス、シリコーンワニス、カルナウバワックス、エステルワックス等が使用でき、これらに限られるものではない。
定着助剤のトナーにおける含有量は、1質量%以上20質量%未満が適当である。
本発明のカラートナー等のトナーには必要に応じ帯電制御剤をトナー中に含有させることができる。例えば、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料(例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など、これらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド、等の四級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、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。
外添剤については、シリカや酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機微粒子や樹脂微粒子を母体トナー粒子に外添することにより転写性、耐久性をさらに向上させている。転写性や耐久性を低下させるワックスをこれらの外添剤で覆い隠すこととトナー表面が微粒子で覆われることによる接触面積が低下することによりこの効果が得られる。これらの無機微粒子はその表面が疎水化処理されていることが好ましく、疎水化処理されたシリカや酸化チタン、といった金属酸化物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。
特に大粒径粒子を使用するトナーと組み合わせたときに、本発明のキャリアは帯電安定性に優れ高寿命である為好ましい。
本発明の現像剤入り容器は、上記の二成分現像剤を収納してなる。
本発明の現像剤は、例えば図2に示すようなプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において使用することができる。
本発明においては、感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンター等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
以下、プロセスカートリッジ(10)を搭載した画像形成装置を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体(11)が所定の周速度で回転駆動され、帯電装置(12)により、感光体(11)の周面が正又は負の所定電位に均一に帯電される。次に、スリット露光方式の露光装置、レーザービームで走査露光する露光装置等の露光装置(不図示)から感光体(11)の周面に露光光が照射され、静電潜像が順次形成される。さらに、感光体(11)の周面に形成された静電潜像は、現像装置(13)により、本発明の現像剤を用いて現像され、トナー像が形成される。次に、感光体(11)の周面に形成されたトナー像は、感光体(11)の回転と同期されて、給紙部(不図示)から感光体(11)と転写装置(不図示)の間に給紙された転写紙に、順次転写される。さらに、トナー像が転写された転写紙は、感光体(11)の周面から分離されて定着装置(不図示)に導入されて定着された後、複写物(コピー)として、画像形成装置の外部へプリントアウトされる。一方、トナー像が転写された後の感光体(11)の表面は、クリーニング装置(14)により、残留したトナーが除去されて清浄化された後、除電装置(不図示)により除電され、繰り返し画像形成に使用される。
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
図3は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置本体100内には、4個の像担持体である感光体1を有するプロセスカートリッジたる画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dを、画像形成装置100に対してそれぞれ着脱可能に装着している。画像形成装置100の略中央に転写ベルト8を複数のローラ間に矢示A方向(図3中における反時計回り方向)に回動可能に装着した転写装置4を配置している。
その転写ベルト8の下側の面に、画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dにそれぞれ設けられている感光体1が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置10A、10B、10C、10Dを配置している。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2D内にそれぞれ配置されている現像装置10A、10B、10C、10Dでは、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられ、後述する現像剤補給装置200から、現像剤収容部14に備えられる図示省略したトナー濃度センサの出力に応じてトナー補給を行うとともに、キャリアも補給して古い現像剤を排出し、現像剤を交換することが可能な現像方式が採用されている。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dの上方空間には、現像剤補給装置200A、200B、200C、200Dが配置されている。現像剤補給装置200は、感光体ドラム1に供給されようとしているトナーとは別の、新規なトナーと新規なキャリアを現像装置10に補給するための構成であり、その構成が図3に示されている。
露光装置6は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたfθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体1上に照射される。
また、画像形成装置100の下部には、転写紙を収納可能な給紙カセット7を配設している。
次に、現像装置周辺の構成について説明する。図4は、本発明の画像形成装置に備えられる現像装置とその周辺の構造を示す概略断面図である。図4において、現像装置10の上方には現像装置10内に新規なトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置200が備えられており、現像装置10の下方には、現像装置10内で過剰となった現像剤を排出する現像剤排出装置300が備えられている。
現像剤補給装置200の詳細な構成については、後に図5を用いて説明する。
現像剤排出装置300は、現像剤収容部4内で過剰になった二成分現像剤を回収する回収容器330と、過剰になって現像剤収容部14から溢れ出る現像剤を回収容器330に送る現像剤排出手段としての排出パイプ331とで構成されている。排出パイプ331は、その上部開口331aが現像剤収容部14内の所定高さに位置するように配設されており、その所定高さにある上部開口331aを乗り越える分の現像剤を排出するようになっている。
また、本実施形態の排出パイプ331の端部又は内部に、この排出スクリューを備えることも可能である。
本発明では、補給用現像剤としては上述した本発明に係る補給用現像剤を、また、現像装置内現像剤としては上述した本発明に係る二成分現像剤を、それぞれ用いることができる。
このとき、補給用現像剤及び現像装置内現像剤のそれぞれに用いられる、電子写真現像剤用キャリアとトナーとは、同一のものであっても、異なるものであっても良い。
まず、現像剤収容部14内に予め収容されている現像装置内現像剤が、搬送スクリュー11a、11bより攪拌されて十分に混合されるとともに摩擦帯電された後、現像ローラ12に供給されて、そのスリーブ121表面に層状に付着する。
感光体1上に形成されたトナー像は、画像形成装置本体100側において記録用紙上に転写され、定着部により記録用紙上に定着される。
本実施形態の画像形成装置100は、形状が容易に変形する現像剤収納部材231に補給用現像剤を充填させ、スクリューポンプ223によってこの補給用現像剤を吸引して、現像装置10に供給する現像剤補給装置200を備えている。
図5は、本発明で使用される現像剤補給装置200の概略構成図である。現像剤補給装置200に備えられた現像剤収容器230の内部には、減容可能な袋状部材としての現像剤収納部材231が備えられている。現像装置10の現像剤収容部14に補給される新規な補給用現像剤は、現像剤収納部材231内部に収容されている。現像剤収納部材231は、この現像剤が現像剤収容部14に補給されることによる内部の圧力の減少に伴って減容する。
スクリューポンプ223とノズル240の間には、このスクリューポンプ223に連通される現像剤搬送通路としての搬送チューブ221を有している。この搬送チューブ221は、好ましくは、フレキシブルで耐トナー融着性に優れたポリウレタン、ニトリル、EPDM等のゴム材料で形成されたものを利用する。
また、現像剤補給装置200は、現像剤収納容器としての現像剤収容器230を支持するための容器ホルダ222を有しており、この容器ホルダ222は樹脂等の剛性の高い材料で形成されている。
現像剤収容部材231の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好適に用いられる。例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂が好適に挙げられる。
また、口金部232には、スポンジ、ゴム等で形成されるシール材233が設けられており、このシール材233には十字型の切り込みが設けられている。そして、この切り込みに現像剤補給器220のノズル240を通すことで、現像剤収容器230と現像剤補給器220が連通し固定される。
なお、口金部232が、現像剤収容器本体に備えられる位置としては、これに限られるものではなく、現像剤収容器230が現像剤補給装置200に配設された状態において、現像剤収容器230本体の水平方向に備えられてもよく、また、斜め方向に備えられることとしてもよい。
現像剤収容部材231の形状としては、例えば、上述した円筒状等のものを好ましく用いることができ、また、その内周面には、スパイラル状の凹凸が形成されていることが好ましい。このような凹凸が形成されていることで、現像剤収容器230を回転させることによって、収容部材231内部に収容されているトナーを、排出口側に円滑に移行させることができる。また更に、上記スパイラル部の一部又は全部が、蛇腹機能を有しているものを用いることが、特に好ましい。
本発明の現像剤収容器230は、画像形成装置100の現像剤補給装置200への着脱が容易であり、また、保存や、搬送に適していて、取扱性に優れている。
エア流路244は、図6(b)に示すように、現像剤補給器220のノズル240の内管241と外管242との間に、空気供給通路として設けられているものであり、このエア流路44は、図6(c)に示すように、互いに独立した断面半円状の2つの流路244a、244bから構成されている。
上記制御部は、現像装置10からトナー濃度が不足した旨の信号を受け取ることで、現像剤補給動作を開始する。この現像剤補給動作では、まず、エアポンプ260a、260bをそれぞれ駆動させ、現像剤収容器230内に空気を供給するとともに、スクリューポンプ223の駆動モータ226を駆動させて、現像剤の吸引搬送を行う。
エアポンプ260a、260bから空気が送り出されると、その空気は、エア供給路261a、261bからノズル240のエア流路244a、244bに入り込み、エア供給口246a、246bから現像剤収容器230内に供給される。この空気によって、現像剤収容器230内の現像剤は、攪拌されて、空気を多く内包した状態となり、流動化が促進される。
本実施形態では、スクリューポンプ223による吸引力も作用して、現像剤収容器230内の現像剤が現像剤流出口247から流出する。
図9は、現像剤収容部材231内部の現像剤が排出されて減容した(しぼんだ)状態を示す正面図である。ここで、現像剤収容部材231は60%以上減容されるものが望ましい。
体積固有抵抗の測定は、既述の測定法に基づいて行った。
磁化(磁気モーメント)測定は、東英工業社製VSM−P7−15を用い、試料約0.15gを秤量し、内径2.4mmφ、高さ8.5mmのセルに試料を充填し、1000エルステット(Oe)の磁場下で測定した。
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製IPSiO CX8200)改造機に現像剤をセットし、地肌ポテンシャルを150Vに固定し、無画像チャート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。
同様のキャリア付着評価を市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製IPSiO CX 8200)改造機に現像剤をセットし、単色による100,000枚のランニング評価後にも行なった。
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製IPSiO CX8200)改造機に現像剤をセットし、大面積の画像を有するテストパターンを出力し、こうして得た画像パターン中央部の画像濃度の薄さ具合と、端部の濃さ具合の差を次のようにランクわけした。
差がないものを◎、若干差があるものを○、差はあるが許容できるものを△、許容できないレベルまで差が生じているものを×とし、◎、○、△を合格とし×を不合格とした。
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製 imagio MP C7500)改造機の現像ユニットに現像剤をセットし、現像ユニット単独で1時間攪拌を実施して得た現像剤を現像及び定着し、画像濃度が1.5となる箇所のCIE表色系のL*1、a*1、b*1値を求める。一方、色汚れのない画像を得るために、キャリアと接触させることなくトナー単独で画像化(定着を含む)したものを作成し、前記と同様に画像濃度が1.5となる箇所のCIE表色系のL*0、a*0、b*0値を求める。こうして得た2つの画像の色差ΔEを下式により求め、ΔE≦3.0であれば実使用上問題ないので合格とし、ΔE>3.0は実使用上問題であるので不合格とした。
ΔE=√(L*0−L*1)2+(a*0−a*1)2+(b*0−b*1)2
温度40℃、湿度90%RHの環境下、画像形成装置(リコー社製、IPSiO Color8100)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施後の複写機内のトナー汚染状態を目視にて、下記基準により評価した。
○:トナー汚れがまったく観察されず良好な状態である。
△:わずかに汚れが観察される程度であり問題とならない。
×:許容範囲外で非常に汚れがあり問題となる。
画像の精細性については、文字画像部の再現性によって評価した。評価方法は、市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製、IPSiO CX 8200)改造機に現像剤をセットし、画像面積5%の文字チャート(1文字の大きさ;2mm×2mm程度)を出力し、その文字再現性を画像により評価し、次のようにランク分けした。
◎:非常に良好、○:良好、△:許容、×:実用上使用できないレベル
◎、○、△を合格とし×を不合格とした。
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製、IPSiO CX 8200)改造機に現像剤をセットし、単色による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帯電低下量、抵抗低下量をもって判断した。
ここでいう帯電量低下量とは、初期のキャリア93質量%に対しトナー7質量%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法(東芝ケミカル社製:TB−200)にて測定した帯電量(Q1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記方法と同様の方法で測定した帯電量(Q2)を差し引いた量のことを言い、目標値は10.0(μc/g)以内である。また、帯電量の低下の原因はキャリア表面へのトナースペントであるため、このトナースペントを減らすことで、帯電量低下を抑えることができる。
ここでいう抵抗変化量とは、初期のキャリアを抵抗計測平行電極:ギャップ2mmの電極間に投入し、DC1000Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことを言い、目標値は絶対値で3.0〔Log(Ω・cm)〕以内である。また、抵抗変化の原因は、キャリアの結着樹脂膜の削れ、トナー成分のスペント、キャリア被覆膜中の大粒子脱離などであるため、これらを減らすことで、抵抗変化量を抑えることができる。
(合成例1)本発明例:樹脂1(A成分:B成分(モル比)=5:5)
撹拌機付きフラスコにトルエン500gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3 (式中、Meはメチル基である。)で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン211g(500ミリモル:サイラプレーン TM−0701T、チッソ社製)、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン124.0g(500ミリモル)、および、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体を得た。得られたメタクリル系共重合体の重量平均分子量は35,000であった。次いで、このメタクリル系共重合体溶液の不揮発分が25質量%になるようにトルエンで希釈した。このようにして得られた共重合体溶液の粘度は8.5mm2/sであり、比重は0.91であった。
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン211g(500ミリモル)を、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン39g(150ミリモル)に替え、また、3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン211gを63.3g(150ミリモル)に替えた(尚、A成分:B成分(モル比)=5:5のままである。)以外は、樹脂1の合成例と全く同じにして、ラジカル共重合させてメタクリル系共重合体を得た。得られたメタクリル系共重合体の重量平均分子量は33,000であった。次いで、このメタクリル系共重合体溶液の不揮発分が25質量%になるようにトルエンで希釈した。このようにして得られた共重合体溶液の粘度は8.6mm2/sであり、比重は0.92であった。
撹拌機付きフラスコにトルエン500gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3 (式中、Meはメチル基である。)で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン379.8g(900ミリモル:サイラプレーン TM−0701T、チッソ社製)、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン24.8g(100ミリモル)、および、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体を得た。得られたメタクリル系共重合体の重量平均分子量は37,000であった。次いで、このメタクリル系共重合体溶液の不揮発分が25質量%になるようにトルエンで希釈した。このようにして得られた共重合体溶液の粘度は8.4mm2/sであり、比重は0.92であった。
撹拌機付きフラスコにトルエン500gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3 (式中、Meはメチル基である。)で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン42.2g(100ミリモル:サイラプレーン TM−0701T、チッソ社製)、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン223.2g(900ミリモル)、および、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体を得た。得られたメタクリル系共重合体の重量平均分子量は34,000であった。次いで、このメタクリル系共重合体溶液の不揮発分が25質量%になるようにトルエンで希釈した。このようにして得られた共重合体溶液の粘度は8.7mm2/sであり、比重は0.90であった。
撹拌機付きフラスコにトルエン500gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3 (式中、Meはメチル基である。)で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン422g(1000ミリモル:サイラプレーン TM−0701T、チッソ社製)、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体を得た。得られたメタクリル系共重合体の重量平均分子量は37,000であった。次いで、このメタクリル系共重合体溶液の不揮発分が25質量%になるようにトルエンで希釈した。このようにして得られた共重合体溶液の粘度は8.4mm2/sであり、比重は0.91であった。
撹拌機付きフラスコにトルエン500gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン248.0g(1000ミリモル)、および、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体を得た。得られたメタクリル系共重合体の重量平均分子量は33,000であった。次いで、このメタクリル系共重合体溶液の不揮発分が25質量%になるようにトルエンで希釈した。このようにして得られた共重合体溶液の粘度は8.7mm2/sであり、比重は0.90であった。
攪拌器、コンデンサー、温度計、窒素導入管、滴下装置を備えた容量500mlのフラスコにMEK(メチルエチルケトン)を100部を仕込んだ。別に窒素雰囲気下80℃でMMA(メチルメタクリレート)を32.6部、HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)を2.5部、MPTS(オルガノポリシロキサン−1:3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン)を64.9部、V−40(1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル))1部を MEK100部に溶解させて得られた溶液を2時間にわたり反応容器中に滴下し、5時間熟成させた。この共重合体溶液の不揮発分が25質量%になるようにMEK(メチルエチルケトン)で希釈した。
撹拌機付きフラスコにトルエン300gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3 (式中、Meはメチル基である。)で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン84.4g(200ミリモル:サイラプレーン TM−0701T/チッソ株式会社製)、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン 39g(150ミリモル)、メタクリル酸メチル65.0g(650ミリモル)、および、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体を得た。
得られたメタクリル系共重合体の重量平均分子量は33,000であった。次いで、このメタクリル系共重合体溶液の不揮発分が25重量%になるようにトルエンで希釈した。このようにして得られた共重合体溶液の粘度は8.8mm2/sであり、比重は0.91であった。
導電性粒子1:
BET表面積5m2/gの酸化スズ微粉末をエタノールに浸漬した後、窒素雰囲気下で加熱し、250℃の温度下で1時間保持することによって表面改質処理を行い、導電性粒子1を得た。
BET表面積15m2/gの酸化スズ微粉末をエタノールに浸漬した後、窒素雰囲気下で加熱し、250℃の温度下で1時間保持することによって表面改質処理を行い、導電性粒子2を得た。
BET表面積50m2/gの酸化スズ微粉末を窒素雰囲気下、アセトンガスと接触させながら加熱し、300℃の温度下で2時間保持することによって表面改質処理を行い、導電性粒子3を得た。
BET表面積50m2/gの酸化スズ微粉末を導電性微粒子4とする。
BET表面積50m2/gの酸化スズ微粉末をATO(アンチモンドープ酸化スズ)処理したものを導電性微粒子5とする。
(キャリア1の製造)
樹脂1 300部
TC−750 4部
アミノシラン 0.8部
(固形分100質量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製))
導電性粒子1 231.7部
トルエン 2800部
からなる混合物をホモミキサーで10分間分散し、被覆層形成液を調製した。
この被覆層形成液、及び重量平均粒子径が35μmの焼成フェライト粉(芯材)を用いて、芯材表面において被覆層の平均膜厚が1.0μm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300℃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:11.0Log(Ω・cm)、磁化:68Am2/kgの[キャリア1]を得た。
・結着樹脂 :ポリエステル樹脂 100部
数平均分子量(Mn) ; 3800
重量均分子量(Mw) ; 20000
ガラス転移点(Tg) ; 60℃
軟化点 ; 122℃
・着色剤 :アゾ系イエロー顔料 5部
(C.I.ピグメントイエロー180)
・帯電制御剤:サリチル酸亜鉛 2部
・離型剤 :カルナウバワックス (融点 ; 82℃) 3部
をヘンシェルミキサーにより混合し、2本ロールで120℃で40分溶融混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕後、エアージェット粉砕機で微粉砕し、得られた微粉末を分級して重量平均粒子径5μmのトナー母体粒子を作った。さらに、このトナー母体100部に対し、表面を疎水化処理したシリカ1部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合することでイエロートナーである[トナー1]を得た。
[トナー1]7部と[キャリア1]93部を混合攪拌し、トナー濃度7重量%の二成分現像剤を得、色汚れ、キャリア付着、エッジ効果、画像の精細性、耐久性(帯電低下量、抵抗変化量)、色汚れを評価した。結果を表1に示す。
実施例1においてホモミキサーの代わりにビーズミルとZrメディアを用いて10分間分散し樹脂被覆層形成液を得たこと以外は実施例1と同様にして[キャリア2]、[二成分現像剤2]を得た。
実施例2において、分散時間を1時間にすること以外は実施例2と同様にして[キャリア3]、[二成分現像剤3]を得た。
実施例1において、導電性微粒子1を導電性微粒子2に変更した以外は実施例1と同様にして[キャリア4]、[二成分現像剤4]を得た。
実施例4において、ホモミキサーの代わりにビーズミルとZrメディアを用いて10分間分散し被覆層形成液を得たこと以外は実施例4と同様にして[キャリア5]、[二成分現像剤5]を得た。
実施例5において、分散時間を1時間にすること以外は実施例5と同様にして[キャリア6]、[二成分現像剤6]を得た。
実施例1において、導電性微粒子1を導電性微粒子3に変更した以外は実施例1と同様にして[キャリア7]、[二成分現像剤7]を得た。
実施例7において、ホモミキサーの代わりにビーズミルとZrメディアを用いて10分間分散し被覆層形成液を得たこと以外は実施例7と同様にして[キャリア8]、[二成分現像剤8]を得た。
実施例7において、分散時間を1時間にすること以外は実施例7と同様にして[キャリア9]、[二成分現像剤9]を得た。
実施例9において、樹脂1を樹脂2にすること以外は実施例9と同様にして[キャリア10]、[二成分現像剤10]を得た。
実施例9において、樹脂1を樹脂3にすること以外は実施例9と同様にして[キャリア11]、[二成分現像剤11]を得た。
実施例9において、樹脂1を樹脂4にすること以外は実施例9と同様にして[キャリア12]、[二成分現像剤12]を得た。
実施例10において、被覆層形成液を
・樹脂2 150部
・アミノシラン 0.4部
(固形分100質量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製))
・導電性粒子3 115.9部
・トルエン 1400部
に変更した以外は実施例10と同様にして[キャリア13]、[二成分現像剤13]を得た。
実施例10において、被覆層形成液を
・樹脂2 30部
・アミノシラン 0.1部
(固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製))
・導電性粒子3 22.1部
・トルエン 267部
に変更した以外は実施例10と同様にして[キャリア14]、[二成分現像剤14]を得た。
実施例7において、樹脂1を樹脂8にすること以外は実施例7と同様にして[キャリア15]、[二成分現像剤15]を得た。
実施例10において、キャリア1質量部に対してトナーを50重量部の配合割合で含有する補給用現像剤1を用いる事以外は実施例10と同様にして[キャリア10]、[二成分現像剤10]、〔補給用現像剤1〕を得た。
実施例10において、キャリア1質量部に対してトナーを15重量部の配合割合で含有する補給用現像剤2を用いる事以外は実施例10と同様にして[キャリア10]、[二成分現像剤10]、〔補給用現像剤2〕を得た。
実施例10において、キャリア1質量部に対してトナーを5重量部の配合割合で含有する補給用現像剤3を用いる事以外は実施例10と同様にして[キャリア10]、[二成分現像剤10]、〔補給用現像剤3〕を得た。
実施例10において、キャリア1質量部に対してトナーを3重量部の配合割合で含有する補給用現像剤を4用いる事以外は実施例10と同様にして[キャリア10]、[二成分現像剤10]、〔補給用現像剤4〕を得た。
実施例1において、導電性微粒子1を導電性微粒子4に、樹脂1を樹脂5にそれぞれ変更した以外は実施例1と同様にして[キャリア16]、[二成分現像剤16]を得た。
比較例1において、導電性微粒子4を導電性微粒子5に変更した以外は比較例1と同様にして[キャリア17]、[二成分現像剤17]を得た。
比較例2において樹脂5を樹脂6に変更した以外は比較例2と同様にして[キャリア18]、[二成分現像剤18]を得た。
比較例2において、樹脂5を樹脂7に変更した以外は比較例2と同様にして[キャリア19]、[二成分現像剤19]を得た。
実施例10において、被覆層形成液を
・樹脂5 15部
・アミノシラン 0.1部
(固形分100質量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製))
・導電性粒子3 10部
・トルエン 130部
に変更し、分散をホモミキサー10分間で行うことに変更した以外は実施例10と同様にして[キャリア20]、[二成分現像剤20]を得た。
31 セル
32、32 電極
33 キャリア
(図2において)
10 プロセスカートリッジ
11 感光体
12 帯電装置
13 現像装置
14 クリーニング装置
(図3において)
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
Claims (17)
- 前記被覆層は前記芯材粒子表面に被覆され、かつ加熱処理して得られたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 前記加熱処理時の熱処理温度が100〜350℃であることを特徴とする請求項3に記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 前記酸化スズ微粒子の一次粒子径が1〜500nmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 前記酸化スズ微粒子のSn面積率の標準偏差σが20以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 前記被覆膜の平均膜厚が、0.05μm以上4.00μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 体積固有抵抗が、1×109Ω・cm以上1×1017Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 重量平均粒子径が、20μm以上65μm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 1kOeの磁場における磁化が、40Am2/kg以上90Am2/kg以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 前記酸化スズ微粒子は、アンチモン及びインジウムが少なくとも熱分析による検出限界以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリア。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリアと、トナーとを含有することを特徴とする二成分現像剤。
- 前記トナーは、カラートナーであることを特徴とする請求項12に記載の二成分現像剤。
- 請求項12又は13に記載の二成分現像剤を収納したことを特徴とする現像剤入り容器。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の静電潜像現像剤用キャリアと、トナーとを含有し、
前記静電潜像現像剤用キャリア1重量部に対して前記トナーを2〜50重量部含有することを特徴とする補給用現像剤。 - 少なくとも、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、該帯電された静電潜像担持体上に形成した静電潜像を請求項12又は13に記載の現像剤を用いて現像し可視像とする現像工程と、該静電潜像担持体上に形成された可視像を記録媒体に転写する転写工程と、該記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを含むことを特徴とする画像形成方法。
- 少なくとも、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を請求項12又は13に記載の現像剤を用いて現像し可視像とする現像手段とを一体に支持し、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。
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