JP2013061467A - 磁性キャリア - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁性体コア粒子と該磁性体コア粒子の表面を被覆する樹脂被覆層とを有する磁性キャリアであって、該樹脂被覆層が少なくともアクリル樹脂を含有しており、該アクリル樹脂がユニット(1)、ユニット(2)及びユニット(3)の3つの部分から構成されており、ユニット(1)とユニット(3)は化学結合しており、3次元的に架橋されているため、アクリル樹脂は高い強度を有する。ユニット(2)は、4級アンモニウム塩構造を有しており、磁性キャリアの負摩擦帯電性トナーへの摩擦帯電付与向上に寄与する。
【選択図】図1
Description
本発明の磁性キャリアは、磁性体コア粒子の表面に樹脂被覆層を有するものである。磁性体コア粒子としては、例えばフェライト粒子、マグネタイト粒子、磁性体分散型樹脂粒子を使用することができる。
上記磁性体コア粒子の表面を被覆する樹脂被覆層を形成する樹脂は、下記の式(1)で示されるユニット(以降「ユニット(1)」ともいう)、式(2)に示されるユニット(以降「ユニット(2)」ともいう)、及び式(3)に示されるユニット(以降「ユニット(3)」ともいう)を有するアクリル樹脂である。
本発明で使用可能なアクリル樹脂は、ヒドロキシル基変性アクリル系モノマーと第4級アンモニウム塩基を有するアクリル系モノマーのラジカル重合反応〔A〕及び水酸基同士の脱水重縮合反応〔B〕により製造することが出来る。ヒドロキシル基変性アクリル系モノマーとしては、下記式(5)に示すモノマー(以降「モノマー(5)」ともいう)が挙げられる。
樹脂被覆層は、樹脂被覆層の耐摩耗性を向上させるために、上記アクリル樹脂の帯電付与性を損なわない程度にフェノール樹脂又はメラミン樹脂を含有しても良い。尚、前記アクリル樹脂は、下記式(4)で示されるユニット(以降「ユニット(4)」ともいう)を有し、***の位置で前記フェノール樹脂又は前記メラミン樹脂と結合していることが好ましい。
磁性体コア粒子の表面を被覆する樹脂層中には、上記アクリル系樹脂の他、必要に応じて電気抵抗値を調整する導電剤や、各種添加剤を、上記アクリル樹脂の機能を阻害しない範囲において含有させてもよい。導電剤としては、例えば、以下のものを用いることができる。アルミニウム、銅、ニッケル、銀の如き金属微粒子;酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化モリブデン、チタン酸カリウムの如き導電性金属酸化物粉末;結晶性グラファイト、各種カーボンファイバー、導電性カーボンブラック。
磁性体コア粒子の表面を樹脂被覆層で被覆する方法としては、上記アクリル樹脂を含む樹脂被覆層を形成するための樹脂を溶剤中に溶解又は懸濁させて調製した塗布液を磁性体コア粒子表面に付着する方法、磁性体コア粒子と粉体状の被覆形成用樹脂とを混合する方法を適用することができる。被覆形成用樹脂の使用量は、均一な樹脂被覆層を形成するために磁性体コア粒子100質量部に対し0.3質量部以上5.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上3.0質量部以下である。
上記磁性キャリアがトナーに付与する摩擦帯電量の絶対値としては、トナーによって異なるが、例えば、30mC/kg以上45mC/kg以下を挙げることができる。摩擦帯電量は、具体的には、以下の方法により求められる値を採用することができる。トナーの摩擦帯電量の測定装置として、吸引分離式帯電量測定器「セパソフトSTC−1−C1型」(商品名、三協パイオテク製)を用いる。サンプルフォルダー(ファラデーゲージ)の底に目開き20μmのメッシュ(金網)を設置し、その上に、試料(現像剤)0.1gを入れフタをする。このときのサンプルフォルダー全体の質量をW1(kg)とする。次にサンプルフォルダーを本体に設置し風量調節弁を調整して吸引圧力を2kPaとする。この状態で2分間吸引しトナーを吸引除去する。このときの電荷Q(mC)を測定する。また、吸引後のサンプルフォルダー全体の質量をW2(kg)とする。試料の帯電量(mC/kg)を以下の数式(1)から算出する。電荷Qは、極性キャリアの電荷であり、トナーの電荷は、その逆極性となる。測定は、常温常湿環境下(温度23℃、相対湿度60%)で行い、試料の現像剤は、現像装置の現像剤担持体上からサンプリングすることができる。
本発明の磁性キャリアは、トナーと混合することで二成分系現像剤として使用される。この二成分系現像剤に用いるトナーは、着色剤、荷電制御剤、及び、これらを結着するための結着樹脂を含有する。上記結着樹脂としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を用いることができ、これらは一種、又は二種以上を組み合わせて用いることも可能である。これらのうち、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。上記荷電制御剤としては、例えば、有機金属錯体、金属塩、キレート化合物で、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、ヒドロキシカルボン酸金属錯体、ポリカルボン酸金属錯体、ポリオール金属錯体が挙げられる。その他には、カルボン酸の金属塩、カルボン酸無水物、エステル類の如きカルボン酸誘導体や芳香族系化合物の縮合体も挙げられる。上記着色剤としては、顔料、染料を単独で、又は組み合わせて用いることができる。
上記磁性キャリアを含む二成分系現像剤を用いた現像装置の一例を図1に示す。この現像装置には、主として、現像容器5、静電潜像保持体である感光体ドラム4に現像剤を搬送するための現像剤担持体である非磁性の現像スリーブ1、現像スリーブ上に一定厚の現像剤層を形成するための現像剤層厚規制部材であるブレード3が備えられる。現像容器は、トナー7を収納するトナー室12と、トナー室の下方に配置される攪拌室9と、上方の2箇所に開口を有する隔壁13によって該攪拌室と分離される現像室11とが備えられる。攪拌室には現像剤を、攪拌しつつ隔壁に設けられる開口から現像室へ供給するために第1現像剤攪拌・搬送部材14が設けられる。現像室には、現像剤を攪拌、搬送するために相互に逆回転する第2現像剤攪拌・搬送部材15と、第3現像剤攪拌・搬送部材16とが設けられる。更に、現像室の開口部に感光体ドラムに対向して設けられる現像スリーブは、略頂部の位置から矢印Aの方向に順にS1、N1、S2、N2、N3に着磁されている不動の磁性ローラ2に軸支される。
撹拌機、冷却器、温度計、窒素導入管及び滴下ロートを付した4つ口セパラブルフラスコ内で、以下の材料を混合し、系が均一になるまで攪拌した。
・ジメチルアミノエチルメタクリレート(3級アミノ基含有モノマー):33.2質量部、
・ラウリルブロマイド(4級化剤):52.6質量部、
・イソプロピルアルコール:50質量部。
共重合性成分を表1に示す成分としたこと以外は、製造例1と同様にして、アクリル樹脂溶液B−2〜B−19、b−20〜b−23を得た。なお、B−4、B−16、B−18については、重合反応終了後、イオン交換樹脂によりアニオンを臭素イオンからp−トルエンスルホン酸イオン、またはメタンスルホン酸イオンに交換した。製造例1と同様にして得られたアクリル樹脂の構造を表2に示す。尚、表2中のb−20〜b−23は、ユニット(1)、ユニット(3)及びユニット(2)のいずれか又は全てを有しない樹脂溶液である。
磁性キャリアの樹脂被覆層に用いるアクリル樹脂以外のその他樹脂として表3に示すものを使用した。
(実施例A−1)磁性キャリア1の調製
水媒体中にフェノールとホルムアルデヒドとを同質量部混合分散した。その後、モノマー100質量部に対して、チタンカップリング剤で表面処理した0.25μmのマグネタイト粒子600質量部、0.6μmのヘマタイト粒子400質量部を均一に分散させた。そして、アンモニアを適宜添加しつつモノマーを重合させ、磁性体コア粒子A(体積平均粒径38μm、磁化の強さ42Am2/kg)を得た。次に、アクリル系樹脂液B−1をイソプロピルアルコールにて固形分10%に調整した。この液を塗布機(スピラコーター:岡田精工社製)により、磁性体コア粒子A100質量部に対して、被覆樹脂量が1.0質量部となるようにコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを150℃で40分乾燥した後、解砕し、更に目開き76μmの篩で粗粒を除去して「磁性キャリア1」を得た。
アクリル系樹脂溶液B−1に替えて、それぞれ、アクリル系樹脂溶液B−2〜B−19を用い、実施例1と同様にしてこれらの各樹脂溶液を磁性体コアAに塗布して、磁性キャリア2〜19を得た。
樹脂溶液の組成を以下に示す割合とし、イソプロピルアルコールにて固形分10%に調整した。それ以外は実施例1と同様にして、樹脂溶液を磁性体コア粒子Aに塗布して、磁性キャリア20を得た。
・アクリル系樹脂溶液B−1:固形分50質量部、
・フェノール樹脂:固形分50質量部。
樹脂溶液の組成を表4に示す値に変更したこと以外は、磁性キャリア20の場合と同様にして磁性キャリア21〜23を得た。
アクリル系樹脂溶液B−1に替えて、それぞれ、アクリル系樹脂溶液b−20〜b−23を用い、実施例1と同様にしてこれらの各樹脂溶液を磁性体コアAに塗布して、磁性キャリア24〜27を得た。
樹脂溶液の組成を表4に示す値に変更したこと以外は磁性キャリア20の場合と同様にして磁性キャリア28を得た。
(実施例B−1)現像剤1
(1)トナーの調製
イオン交換水710質量部に、0.12mol/1−Na3PO4溶液450質量部を投入し、60℃に加温した後、TK式ホモミキサー(商品名、特殊機化工業製)を用いて、11000rpmにて撹拌した。これに1.2mol/1−CaCl2水溶液70質量部を徐々に添加し、Ca3(PO4)2を含む水系媒体を得た。
92質量部の磁性キャリア1に対して、シアントナーT−1を8質量部加え、ターブラーミキサーにより2分間混合して「現像剤1」を調製し、これを用いて以下のように画像を形成し評価を行った。
デジタル複合機「iRC4580」(商品名、キヤノン(株)製)からシアンの現像器を取り外し、現像剤担持体に磁性ローラ及びフランジを装着して該シアン現像器に組み込み、現像剤1を充填した。なお、現像剤担持体上の現像剤の規制力が大きくなるように該現像器を以下のように改造した。すなわち、磁性ローラについては、希土類系の強磁性材料を用い、N1極の現像スリーブ表面の磁束密度が1200ガウスとなるように変更した。また現像剤層厚規制部材を、ドラム側を削ったナイフエッジ型の強磁性ブレードに変更し、現像スリーブとの間隙を250μmで配設した。
上記電子写真画像の1枚目の出力途中において画像形成プロセスを停止させ、現像剤担持体の表面から現像剤を、金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集した。その際、金属円筒管を通じてコンデンサーに蓄えられた電荷量Q、捕集された現像剤質量Mを測定した。これらの値から、単位質量当たりの電荷量Q/M(mC/kg)を算出して、現像剤の摩擦帯電量とした。これを初期の摩擦帯電量A(mC/kg)とする。
磁性キャリア1に替えて磁性キャリア2〜28を用いたこと以外は実施例B−1と同様にして実施例に係る現像剤2〜23および比較例に係る現像剤24〜28を調製した。そして各現像剤を実施例B−1(3)に記載の評価方法により、耐久試験前後の現像剤の摩擦帯電量について評価を行った。結果を表7に示す。
2 磁性ローラ
3 ブレード
4 感光体ドラム
5 現像容器
6 弾性シール部材
7 トナー
8 現像剤
9 撹拌室
10 磁性キャリア
11 現像室
12 トナー室
13 隔壁
14 第1現像剤攪拌・搬送部材
15 第2現像剤攪拌・搬送部材
16 第3現像剤攪拌・搬送部材
A 現像剤担持体回転方向
B 感光体ドラム回転方向
C 現像部
Claims (2)
- 磁性体コア粒子と該磁性体コア粒子の表面を被覆する樹脂被覆層とを有する磁性キャリアであって、該樹脂被覆層が少なくともアクリル樹脂を含有しており、該アクリル樹脂が下式(1)、(2)及び(3)で示されるユニットを有することを特徴とする磁性キャリア:
- 前記式(2)で示されるユニットのR5、R6及びR7のうちの少なくとも一つが、炭素数8乃至18のアルキル基であることを特徴とする請求項1に記載の磁性キャリア。
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