JP2017129631A - キャリア、現像剤、画像形成装置、プロセスカートリッジおよび画像形成方法 - Google Patents

キャリア、現像剤、画像形成装置、プロセスカートリッジおよび画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】経時での安定性および耐久性に優れるキャリアを提供することを本発明の課題とする。【解決手段】前記課題は、磁性を有する芯材粒子とその表面を被覆する樹脂層とを有し、前記樹脂層は、樹脂と、導電性微粒子と、表面に帯電能を持つ帯電性フィラーとを含み、前記導電性微粒子は少なくともタングステンドープ錫を含むものであることを特徴とするキャリアにより解決される。【選択図】図1

Description

本発明は、キャリア、現像剤、画像形成装置、プロセスカートリッジおよび画像形成方法に関する。
電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナーを付着させてトナー像を形成した後、トナー像を記録媒体に転写したのち定着し、出力画像となる。これまで、電子写真方式を用いた複写機やプリンタの技術は、モノクロからフルカラーへと展開され、近年では特別な機能を持たせた白色トナーや透明トナーが市場に出るなど、飛躍的に技術革新が進んでいる。
フルカラー画像形成では、一般に、イエロー、マゼンタ、シアンの3色のカラートナー又はこれに黒色を加えた4色のカラートナーを積層させて全ての色の再現を行なう。したがって、色再現性に優れ、鮮明なフルカラー画像を得るためには、定着されたトナー像の表面を平滑にして光散乱を減少させる必要がある。このような理由から、従来のフルカラー複写機等の画像光沢は、10〜50%の中〜高光沢のものが多かった。
一般に、乾式のトナー像を記録媒体に定着させる方法としては、平滑な表面を持ったローラやベルトを加熱し、それによりトナーを圧着する接触加熱定着方法が多用されている。このような方法は熱効率が高く高速定着が可能であり、カラートナー像に光沢や透明性を与えることが可能である反面、加熱定着部材の表面と溶融状態のトナーとを加圧下で接触させた後剥離するために、トナー像の一部が定着ローラ表面に付着して別の画像上に転移する、いわゆるオフセット現象が生じる。
このようなオフセット現象を防止することを目的として、離型性に優れたシリコーンゴムやフッ素樹脂で定着ローラの表面を形成し、さらにその定着ローラ表面にシリコーンオイル等のトナー固着防止用オイルを塗布する方法が一般に採用されている。しかしながら、このような方法は、トナーのオフセットを防止する点ではきわめて有効であるが、オイルを供給するための装置が必要であり、定着装置が大型化するという問題がある。
このためモノクロ画像形成では、溶融したトナーが内部破断しないように、溶融時の粘弾性が大きく、離型剤を含有するトナーを用いることにより、定着ローラにオイルを塗布しないオイルレスシステム、或いはオイルの塗布量を微量とするシステムが採用される傾向にある。
フルカラー画像形成においても、モノクロ画像形成と同様に、定着装置の小型化、構成の簡素化の目的で、オイルレスシステムが採用される傾向がある。しかしながら、フルカラー画像形成では、定着されたトナー像の表面を平滑にするために、溶融時のトナーの粘弾性を低下させる必要があるため、光沢のないモノクロ画像形成の場合よりもオフセットが発生しやすく、オイルレスシステムの採用が困難になる。また、離型剤を含有するトナーを用いると、トナーの付着性が高まり、記録媒体への転写性が低下する。
一方キャリアとしては、トナーのフィルミングの防止、均一な表面の形成、表面の酸化の防止、感湿性の低下の防止、現像剤の寿命の延長、感光体の表面への付着の防止、感光体のキズ付きあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御、帯電量の調節等の目的で、キャリア芯材表面に表面エネルギーの低い樹脂、例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂などをコートすることによりキャリアの長寿命化が図られてきた。
低表面エネルギーの樹脂を被覆したキャリアの例としては、特許文献1の特開昭55−127569号公報記載の常温硬化型シリコーン樹脂と正帯電性窒素樹脂で被覆したキャリア、特許文献2の特開昭55−157751号公報記載の変性シリコーン樹脂を少なくとも1種含有した被覆材をコートしたキャリア、特許文献3の特開昭56−140358号公報記載の常温硬化型シリコーン樹脂およびスチレン・アクリル樹脂を含有した樹脂被覆層を有するキャリア、特許文献4の特開昭57−96355号公報記載の核粒子表面を2層以上のシリコーン樹脂でコートし、層間に接着性がないようにしたキャリア、特許文献5の特開昭57−96356号公報記載の核粒子表面にシリコーン樹脂を多層塗布したキャリア、特許文献6の特開昭58−207054号公報記載の炭化ケイ素を含有するシリコーン樹脂で表面を被覆したキャリア、特許文献7の特開昭61−110161号公報記載の20dyn/cm以下の臨界表面張力を示す材料で被覆した正帯電性キャリア、特許文献8の特開昭62−273576号公報記載のフッ素アルキルアクリレートを含有する被覆材でコートしたキャリアと、含クロムアゾ染料を含むトナーからなる現像剤のようなものが挙げられる。
しかしながら、近年のさらなる画像形成装置の高速化、長寿命化による環境廃棄負荷の低減、ならびに一枚あたりの印刷コストダウンなどが求められるようになり、これまでよりさらに高い耐久性を有したキャリアが必要とされている。
ところで、キャリアの重要な物性として抵抗値がある。各画像形成装置のシステムとの組合せによって印刷品質が目標を達成するようにキャリアの抵抗値は調整される。この抵抗値を調整する材料としてキャリアの樹脂層中に導電性微粒子を含有させることがある。代表的なものとしてカーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、ITO(酸化インジウムスズ)等が挙げられるが、その中でも単一粒子型のカーボンブラックや導電層被覆型のITOが優れた導電性微粒子として使われており、多くの使用例がある。例えば、特許文献9の特開平7−140723号公報、特許文献10の特開平8−179570号公報、特許文献11の特開平8−286429号公報にはカーボンブラックを導電性微粒子として使用したキャリアについて記載されている。
また、特許文献12の特許第4307352号公報、特許文献13の特開2006−79022号公報、特許文献14の特開2008−262155号公報、特許文献15の特開2009−186769号公報、特許文献16の特開2009−251483号公報では、基体粒子に導電材としてITOを被膜させた導電性微粒子について記載されている。しかしながら、ITOのような導電性能に優れた材料を用いる場合、導電性調整のために基体には薄膜で被膜しなければならない。これをキャリア化して印刷速度の速い画像形成装置で用いると、現像機内でのキャリア粒子同士の衝突により、キャリア粒子表面に露出している導電性微粒子含有の導電材層が削れる。導電材層が薄膜なために、削れた結果硬度の高い基体が早期で露出することになり、さらにキャリア樹脂膜の耐衝撃性が加速的に弱くなってキャリア膜削れが進み、抵抗低下が起こり、その結果キャリア飛散が発生して、長期の使用に耐えなくなる。
さらに、特許文献17の特開2014−215484号公報、特許文献18の特開2014−29464号公報では、前記導電性微粒子含有の導電材層が削れることによる早期の基体の露出に対応するため、ITOよりも導電性能が低い導電材層を用いて厚膜で被覆する技術が報告されている。導電材層を厚膜にすることで、導電材層の削れを防ぐことはできずとも基体の露出を遅らせることができるという開示内容である。
このように、キャリアの高耐久化には、被覆樹脂のみならず、導電性微粒子の選択も重要になってくる。
また前記のように、キャリアの導電性を確保するためにキャリアのコート膜中に導電性フィラーを入れ込むことが一般的になされており、この導電性フィラーとしては、一般的に安価であるカーボンブラックが使用されることが多い。しかし、導電性フィラーとしてのカーボンブラックでは近年の高速化に伴う高ストレス化や長寿命化には対応できず、カラートナー、特にイエロートナー、白色トナー、透明トナーと組み合わせた現像剤においては色の濁り(色汚れ)が問題となってきており、改善の必要がある。
また、従来から導電性フィラーとして使用されていたコアと導電層が一体型になっている導電性フィラーの場合、特許文献17〜18で報告されているように、コアシェル構造のために、導電材層が削れ基体が露出することにより基体によって経時での帯電能を保証する効果があった。しかし、経時での導電層の削れ具合によって帯電保証の発現度合いが変わるため安定性に欠いており、経時での帯電能を安定的に保証したいという要求がある。
本発明は、経時での安定性および耐久性に優れるキャリアを提供することを課題とする。
上記課題は、下記1)の構成により解決される。
1)磁性を有する芯材粒子とその表面を被覆する樹脂層とを有し、
前記樹脂層は、樹脂と、導電性微粒子と、表面に帯電能を持つ帯電性フィラーとを含み、
前記導電性微粒子は少なくともタングステンドープ錫を含むものであることを特徴とするキャリア。
本発明によれば、経時での安定性および耐久性に優れるキャリアを提供することができる。
本発明のプロセスカートリッジの構成の一例を示す図である。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明のキャリアは、磁性を有する芯材粒子とその表面を被覆する樹脂層とを有し、前記樹脂層は、樹脂と、導電性微粒子と、表面に帯電能を持つ帯電性フィラーとを含み、前記導電性微粒子は少なくともタングステンドープ錫を含む。
本発明のキャリアに用いる磁性を有する芯材粒子としては特に制限はなく、例えば電子写真用二成分現像剤のキャリア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、鉄、コバルト等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄;各種合金や化合物;これらの磁性体を樹脂中に分散させた樹脂粒子等が挙げられる。中でも、環境面への配慮から、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Srフェライト等が好ましい。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。
芯材粒子の体積平均粒径は特に制限するものではないが、キャリア付着、キャリア飛散防止の点から、20μm以上であるものが好ましく、キャリアスジ等の異常画像発生を防止して、画像品質の低下を防止する観点から、100μm以下のものが好ましく、特に、20〜60μmのものを用いることで、近年の高画質化に対して、より好適に応えることができる。なお、体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック粒度分布計モデルHRA9320−X100(日機装社製)を用いて測定することができる。
芯材粒子の形状係数SF2は120〜160の範囲に、算術平均表面粗さRaは0.5〜1.0μmの範囲にあることが好ましい。芯材粒子の形状を上記の範囲とすることで、特に経時での帯電安定性、抵抗安定性に優れたキャリアを得ることができる。この理由の詳細は明らかではないが、芯材粒子の形状係数SF2および算術平均表面粗さRaを規定することで、キャリアが適度な大きさの凹凸形状となり、それによってキャリアにスペントしたトナーを掻きとる効果が得られ、スペントによる帯電低下、抵抗上昇を防ぐことができるためだと考えられる。芯材粒子の形状係数SF2が120未満であると、所望の凹凸形状が得られず、真球に近い形状となり、スペント物掻き取り効果が得られにくい。また芯材粒子の形状係数SF2が160を超えると、現像機内で長期間使用した際、芯材の露出が多くなり過ぎ、初期抵抗値と使用後の抵抗値の変化が大きくなり、静電潜像担持体上のトナーの量、乗り方が変わり画像品質が安定しない場合がある。
芯材粒子の形状係数SF1、SF2は、例えば日立製作所製FE―SEM(S―800)を用い300倍に拡大した芯材粒子像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介して、例えばニレコ社製画像解析装置(Luzex AP)に導入し解析を行い、下記式(1)、(2)より算出し得られた値を形状係数SF1、SF2と定義する。
SF1=(L/A)×(π/4)×100・・・(1)
SF2=(P/A)×(1/4π)×100・・・(2)
式中、Lは粒子の絶対最大長(外接円の長さ)、Pは粒子の周囲長、Aは粒子の投影面積を示す。 形状係数SF1は粒子の丸さの度合いを示し、形状係数SF2は粒子の凹凸の度合いを示している。円(球形)から離れるとSF1は値が大きくなる。表面の凹凸の起伏が激しくなるとSF2の値が大きくなる。
本発明において算術平均表面粗さRaは以下のものを意味する。LASERTEC社製のOPTELICS C130を使用し、対物レンズ50倍の倍率、Resolution0.20μmで画像を取り込んだ後、芯材の頂点部を中心にして観察エリアを10μm×10μmとし、芯材数100個を測定した値を用いた。
芯材粒子の表面を被覆する樹脂層は、樹脂と、導電性微粒子と、表面に帯電能を持つ帯電性フィラーとを含む。
樹脂としては、周知慣用のものを使用することができるが、下記で説明する架橋物、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、またはこれらを併用して使用することが好ましい。
前記架橋物は、少なくとも下記一般式(A)で表されるA部分および下記一般式(B)で表されるB部分を含む共重合体を加水分解し、シラノール基を生成して縮合することにより得られる。
Figure 2017129631
一般式(A)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、mは、1〜8の整数を表し、Xは、10mol%〜90mol%を表す。
Figure 2017129631
一般式(B)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、Rは、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜4のアルコキシ基を表し、mは、1〜8の整数を表し、Yは、10mol%〜90mol%を表す。
この架橋物を用いることにより、キャリア抵抗上昇を抑制し経時での抵抗の安定的な保証につながるほか、トナーとのスペントを抑制する効果が非常に高くなる。これらの樹脂は単独で使用してもよいが、上記の理由に加え、硬化の観点から複数の樹脂を併用することが望ましい。また、この架橋物とシリコーン樹脂とを併用すれば、帯電能力を調整することができ、上記効果がさらに高まる。
縮重合触媒としては、チタン系触媒、スズ系触媒、ジルコニウム系触媒、アルミニウム系触媒が揚げられるが、本発明では、これら各種触媒のうち、優れた結果を齎らすチタン系触媒の中でも、特にチタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)が触媒として最も好ましい。これは、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。
樹脂層中、上記架橋物は、3〜65質量%添加するのが好ましく、5〜50質量%添加するのがさらに好ましい。
なお、樹脂層中の上記架橋物の存在の確認は、公知の方法で行うことができる。例えば、キャリアの樹脂層を適当な溶媒で溶出させ、溶媒を除去した残渣をIR測定にかけ、樹脂分析を行うなどである。
また樹脂としては、シリコーン樹脂およびアクリル樹脂を併用するのが好ましい。アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので耐摩耗性に非常に優れた性質を持つが、その反面、表面エネルギーが高いため、スペントし易いトナーとの組み合わせでは、トナー成分のスペントが蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じる場合がある。その場合、シリコーン樹脂を併用することによりこの問題を解消することができる。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を少なくし、膜削れが生じてスペント成分の蓄積を抑制する効果がある。なお、シリコーン樹脂は接着性が弱く脆性が高いことから耐摩耗性が悪いという欠点も有するため、この2種の樹脂の性質をバランスよく得ることが望ましく、これによりスペントがし難く耐摩耗性も有する樹脂層を得ることが可能となる。
樹脂層中、シリコーン樹脂は10〜80質量%添加するのが好ましく、またアクリル樹脂は5〜30質量%添加するのが好ましい。
本明細書でいうシリコーン樹脂とは、一般的に知られているシリコーン樹脂全てを指し、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーンや、アルキド、ポリエステル、エポキシ、アクリル、ウレタンなどで変性したシリコーン樹脂などが挙げられるが、これに限るものではない。例えば、市販品としてストレートシリコーン樹脂としては、信越化学製のKR271、KR255、KR152、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2400、SR2406、SR2410等が挙げられる。樹脂層の樹脂としては、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。さらに、変性シリコーン樹脂としては、信越化学製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。
本明細書でいうアクリル樹脂とは、アクリル成分を有する樹脂全てを指し、特に限定するものではない。また、樹脂層の樹脂としてはアクリル樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分を少なくとも1つ以上同時に用いることも可能である。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。
樹脂層における樹脂としては、アクリル樹脂とアミノ樹脂の架橋物を使用する形態も好ましい。これにより、適度な弾性を維持したまま、樹脂層同士の融着を抑制することができる。
アミノ樹脂としては、特に限定されないが、キャリアの帯電付与能力を向上させることができるため、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。また、適度にキャリアの帯電付与能力を制御する必要がある場合には、メラミン樹脂及び/又はベンゾグアナミン樹脂と、他のアミノ樹脂を併用してもよい。
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。
本発明では、導電性微粒子としてタングステンドープ錫(WTO)を使用する。
WTOとは、錫に一定の割合でタングステンをドープした材料であり、錫単体よりも導電性に優れる。なお本発明者の検討によればWTOは抵抗を下げる効果が大きい。例えば、樹脂層中に導電性微粒子として錫にリンをドープした材料であるリンドープ錫(PTO)を使用した場合に比べ、WTOの方が少量で抵抗を下げることができる。また、WTOは白色であり、カーボンブラックで問題となっている色汚れを発生させずにキャリアの抵抗調整を行うことができる。
なお、上記の特許文献17、18では、コアシェル構造の導電性微粒子が開示されているが、該微粒子では経時で導電材層が削れ導電性が下がり、結果として安定的に抵抗を保証することできないことがある。特許文献17、18では、従来のコアシェル構造の導電性微粒子よりも導電材層の膜厚を厚くすることで削れに対して対処したと報告しているが、たとえ膜厚を厚くしても導電材層が削れることに変わりはなく、高寿命化が要求されている近年の技術開発の状況を鑑みると、抵抗を安定的に維持するための対策として膜厚の変更だけではその要求を満たすことはできない。それに対し本発明で使用するWTOは、コアシェル構造ではない単体の導電性微粒子であり、経時での削れが発生してもWTOそのものが消失することはなく、経時での抵抗の安定性を確保することができる。
本発明で使用されるWTOの平均粒径は、10nm〜300nmであることが好ましく、25nm〜60nmであることがさらに好ましい。ここで平均粒径は体積平均粒径をさす。
WTOの平均粒径が300nm以下であることにより、経時でキャリアの樹脂層が削れた場合でもWTOの表面露出量が増加せず、抵抗の低下によるキャリア飛散が生じにくい。またWTOの平均粒径が10nm以上であることにより、経時でキャリアの樹脂層が削れた場合でもWTO樹脂層中の樹脂とともにWTOが脱離することを抑制し、抵抗の上昇によるキャリア飛散が生じにくい。また本発明で使用されるWTOは、経時での抵抗の安定性を確保できるとともに、製造時の粒径制御が容易であるという点で有利である。従来のコアシェル構造のキャリアでは、基体部分の存在が必須であるため、粒径がある程度大きくなってしまう。一方で、小粒径のコアシェル構造の導電性微粒子を製造するには技術的に難易度が高い。また、上記特許文献17、18に開示されているようにコアシェル構造の基体部分に帯電能を期待するのであれば、基体の粒径をある程度大きくする必要がある。その理由は、基体の粒径が小さくなるとキャリア表面に露出する面積も小さくなり、トナーを帯電させる帯電サイトとしての働きに不利だからである。キャリアはトナーに摩擦帯電で電荷を渡すため、基体の露出面積が大きいほうが帯電に有利であることは自明である。
以上から、コアシェル構造の導電性微粒子では、経時での帯電性の保証まで行うことはできず、本発明のように導電性微粒子として単体のWTOを使用した方が優れたキャリアとして優れた機能を発揮すると言える。
導電性微粒子は、樹脂層中に15〜80質量%添加されることが好ましく、45〜65質量%添加されることがさらに好ましい。なお導電性微粒子としては、WTO以外の公知の導電性微粒子を使用することができるが、その使用量は導電性微粒子全体に対し、75質量%以下であることが望ましい。
本発明に使用する表面に帯電能を持つ帯電性フィラーとしては、とくに制限されないが、例えば硫酸バリウム、ハイドロタルサイト、酸化アルミニウム等を挙げることができ、とくに硫酸バリウムが好ましい。
本発明では、導電性微粒子と帯電性フィラーとを併用することで、経時での帯電の安定的を保証できる。従来のコアシェル構造の導電性微粒子において、経時での帯電の安定的を保証するには、前述のコアシェル構造の導電性フィラーの基体に帯電能を持たせ、露出した際に発揮させるといった対応が取られていた。しかし、帯電能を出すためには導電材層が削れる必要があった。導電材層が削れれば当然導電性は悪くなる。それ故、これまでの方法では導電性と帯電能はトレードオフの関係となってしまい、両立させることができなかった。そこで本発明では、導電性微粒子と帯電性フィラーとを併用している。これによって、導電材層が削れなくとも帯電性フィラーで帯電能を保証することができるようになり、本発明では上記のように導電性微粒子が経時で削れても導電材が表面にいる状態が保たれるため、経時での導電性と帯電性の安定的な保証の両立が可能となった。したがって、従来では抵抗や帯電能を同時に保証できないがためにキャリア飛散やトナー飛散が起こってしまい長寿命化が達成できなかったが、本発明によりキャリアの長寿命化に大きく貢献することができるようになった。
帯電性フィラーは、経時でも安定して一定の帯電能を保証できるようにするためにはキャリア表面に存在することが好ましく、そのため帯電性フィラーの平均粒径は、400nm〜900nmであることが好ましく、450nm〜600nmであることがさらに好ましい。帯電性フィラーの平均粒径が900nm以下であることにより、経時で樹脂層が削れても帯電性フィラーの表面露出量が過度に増えることがなく、帯電能が高くなり過ぎることによるキャリア飛散を防止できる。また帯電性フィラーの平均粒径が400nm以上であることにより、経時で樹脂層が削れたときに適度に帯電性フィラーが表面に露出し、帯電能低下をカバーすることができ、トナー飛散を防止できる。このように、導電性微粒子と好ましくは上記平均粒径の範囲を満たす帯電性フィラーとを併用することにより、高寿命かつ品質の良いキャリアが得られる。
また、導電性微粒子と帯電性フィラーとを併用することで、キャリアの樹脂層の膜削れ耐性がよくなるという副次的な効果も期待できる。フィラーの使用量が多いことは、キャリアの表面をフィラーが多く占めるようになるということである。つまり、キャリア表面に被覆樹脂があまり露出しなくなるということである。これにより、被覆樹脂の削れを防ぎ、キャリアの高寿命化に貢献することができる。
帯電性フィラーは、樹脂層中に35〜65質量%添加されることが好ましく、40〜55質量%添加されることがさらに好ましい。
なお樹脂層中の導電性微粒子および帯電性フィラーの存在の確認と平均粒径の確認は、公知の方法で行うことができる。例えば、FIBでキャリアを切断し、その断面をSEM等で観察することによって行うことができる。以下に一例を示す。
カーボンテープ上に試料を付着させ、表面保護及び導電処理のため、オスミウムを約20nmコーティングする。Carl Zeiss(SII)社製 NVision40を用いて、加速電圧 2.0kV、アパーチャ 30μm、High Current ON、検出器SE2,InLens、導電処理なし、W.D 5.0mm、試料傾斜 54°にてFIB処理を行なう。Thermo Fisher Scientific社製 電子冷却型SDD検出器UltraDry(Φ30mm)と解析ソフトThermo Fisher Scientific社製NORAN System6(NSS)を用いて、加速電圧 3.0kV、アパーチャ 120μm、High Current ON、導電処理Os、ドリフト補正 有り、W.D 10.0mm、測定法 Area Scan、積算時間 10sec、積算回数 100回、試料傾斜54°にてSEM観察、元素のマッピングを行ない、導電性微粒子および帯電性フィラーの存在の確認と粒径の測定を行う。
本発明において、樹脂層を形成するための組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。これにより、導電性微粒子を安定に分散させることができる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、r−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−r−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、r−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、r−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、r−クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、r−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、r−クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、1,3−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
シランカップリング剤の市販品としては、AY43−059、SR6020、SZ6023、SH6026、SZ6032、SZ6050、AY43−310M、SZ6030、SH6040、AY43−026、AY43−031、sh6062、Z−6911、sz6300、sz6075、sz6079、sz6083、sz6070、sz6072、Z−6721、AY43−004、Z−6187、AY43−021、AY43−043、AY43−040、AY43−047、Z−6265、AY43−204M、AY43−048、Z−6403、AY43−206M、AY43−206E、Z6341、AY43−210MC、AY43−083、AY43−101、AY43−013、AY43−158E、Z−6920、Z−6940(東レ・シリコーン社製)等が挙げられる。
シランカップリング剤の添加量は、シリコーン樹脂を使用する場合、該樹脂に対して、0.1〜10質量%であることが好ましい。シランカップリング剤の添加量が0.1質量%未満であると、芯材粒子、導電性微粒子およびシリコーン樹脂の接着性が低下して、長期間の使用中に被覆層が脱落することがあり、10質量%を超えると、長期間の使用中にトナーのフィルミングが発生することがある。
本発明の二成分現像剤は、本発明のキャリアおよびトナーを含有する。
トナーは結着樹脂を含有し、モノクロトナー、カラートナー、白色トナーまたは透明トナーのいずれであってもよい。とくに本発明では導電性微粒子としてWTOを使用しているため、従来のようなカーボンブラックとは異なり、カラートナー、特にイエロートナー、白色トナー、透明トナーと組み合わせた現像剤において色の濁り(色汚れ)の問題が防止される。定着ローラにトナー固着防止用オイルを塗布しないオイルレスシステムに適用するために、トナーは、離型剤を含有してもよい。このようなトナーは、一般に、フィルミングが発生しやすいが、本発明のキャリアは、フィルミングを抑制することができるため、本発明の現像剤は、長期に亘り、良好な品質を維持することができる。
本発明の二成分現像剤において、その全体を100質量部としたとき、例えばキャリアは88〜98質量部の範囲で使用されるのが好ましく、トナーは2〜12質量部の範囲で使用されるのが好ましい。
トナーは、粉砕法、重合法等の公知の方法を用いて製造することができる。例えば、粉砕法を用いてトナーを製造する場合、まず、トナー材料を混練することにより得られる溶融混練物を冷却した後、粉砕し、分級して、母体粒子を作製する。次に、転写性、耐久性をさらに向上させるために、母体粒子に外添剤を添加し、トナーを作製する。
このとき、トナー材料を混練する装置としては、特に限定されないが、バッチ式の2本ロール;バンバリーミキサー;KTK型2軸押出し機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出し機(東芝機械社製)、2軸押出し機(KCK社製)、PCM型2軸押出し機(池貝鉄工社製)、KEX型2軸押出し機(栗本鉄工所社製)等の連続式の2軸押出し機;コ・ニーダ(ブッス社製)等の連続式の1軸混練機等が挙げられる。
また、冷却した溶融混練物を粉砕する際には、ハンマーミル、ロートプレックス等を用いて粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機、機械式の微粉砕機等を用いて微粉砕することができる。なお、平均粒径が3〜15μmとなるように粉砕することが好ましい。
さらに、粉砕された溶融混練物を分級する際には、風力式分級機等を用いることができる。なお、母体粒子の平均粒径が5〜20μmとなるように分級することが好ましい。
また、母体粒子に外添剤を添加する際には、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母体粒子の表面に付着する。
結着樹脂としては、特に限定されないが、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独重合体;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−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−メタクリル酸共重合体、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−クロロ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−イソプレン共重合体、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;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、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、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、芳香族系石油樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
圧力定着用の結着樹脂としては、特に限定されないが、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン;エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂等のオレフィン共重合体;エポキシ樹脂、ポリエステル、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
着色剤(顔料又は染料)としては、特に限定されないが、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;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等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等の緑色顔料;カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物等の黒色顔料、酸化チタン等の白色顔料等が挙げられ、二種以上を併用してもよく、透明トナーの場合は使用しなくてもよい。
離型剤としては、特に限定されないが、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挙げられ、二種以上併用してもよい。
また、トナーは、帯電制御剤をさらに含有してもよい。帯電制御剤としては、特に限定されないが、ニグロシン;炭素数が2〜16のアルキル基を有するアジン系染料(特公昭42−1627号公報参照);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)等の塩基性染料;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4級アンモニウム塩;ジブチル、ジオクチル等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;アミノ基を有するビニル系ポリマー、アミノ基を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4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が、二種以上併用してもよい。なお、ブラック以外のカラートナーにおいては、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好ましい。
外添剤としては、特に限定されないが、シリカ、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粒子;ソープフリー乳化重合法により得られる平均粒径が0.05〜1μmのポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、表面が疎水化処理されているシリカ、酸化チタン等の金属酸化物粒子が好ましい。さらに、疎水化処理されているシリカ及び疎水化処理されている酸化チタンを併用し、疎水化処理されているシリカよりも疎水化処理されている酸化チタンの添加量を多くすることにより、湿度に対する帯電安定性に優れるトナーが得られる。
本発明の補給用現像剤は、キャリアおよびトナーを含み、前記キャリアが本発明のキャリアである。
本発明の補給用現像剤を、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。本方式は、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があがる。これにより、極めて長期間に渡って安定した画像を得られる。
補給用現像剤の混合比率は、キャリア1質量部に対してトナーを2〜50質量部の配合割合とすることが好ましい。トナーが2質量部未満の場合には、補給キャリア量が多すぎ、キャリア供給過多となり現像装置中のキャリア濃度が高くなりすぎるため、現像剤の帯電量が増加しやすい。また、現像剤帯電量が上がる事により、現像能力が下がり画像濃度が低下してしまう。一方、50質量部を超えると、補給用現像剤中のキャリア割合が少なくなるため、画像形成装置中のキャリアの入れ替わりが少なくなり、キャリア劣化に対する効果が期待できなくなる。
上記実施形態では、上述したキャリアとトナーを含んで構成される現像剤を、補給用現像剤及び現像装置内用現像剤としてトリクル現像方式に使用することで、長期間の使用後においても、キャリア表面の膜削れや、キャリア表面におけるトナースペントの発生が防止されて、現像剤収容器内における現像剤の帯電量の低下やキャリアの電気抵抗値の低下が抑えられ、安定した現像特性が得られる。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、前記潜像担持体を帯電させる帯電手段と、前記潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを有し、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなるものであり、現像剤として本発明の現像剤を用いるものである。
また本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する工程と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程とを有し、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を有してなるものであり、現像剤として本発明の現像剤を用いるものである。
なお、本発明において使用される画像形成装置および方法の構成としては、上記の形態に限定されるものではなく、同様の機能を有していれば、他の構成を有する画像形成装置および方法を採用することも可能である。
図1に、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す。このプロセスカートリッジは、静電潜像担持体である感光体(20)、感光体(20)を帯電する、例えば近接型のブラシ状の帯電部材(32)、感光体(20)上に形成された静電潜像を本発明のキャリアおよびトナーを含む現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像部(40)及び感光体(20)上に形成されたトナー像を記録媒体に転写した後、感光体(20)上に残留したトナーを除去するクリーニング部材(61)が一体に支持されており、プロセスカートリッジは、複写機、プリンタ等の画像形成装置の本体に対して着脱可能である。
以下、プロセスカートリッジ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(20)が所定の周速度で回転駆動され、帯電部材(32)により、感光体(20)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(20)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(20)の周面に形成された静電潜像は、現像部(40)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(20)の周面に形成されたトナー像は、感光体(20)の回転と同期されて、給紙部(不図示)から感光体(20)と転写装置(不図示)の間に給紙された記録媒体である転写紙に、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(20)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(20)の表面は、クリーニング部材(61)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、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさら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。なお例中、部とあるのは特記しない限り質量部を表す。
[トナーの作成]
(結着樹脂合成例1)
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、常圧下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(P1)を得た。
次いでプレポリマー(P1)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(U1)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(E1)を得た。
ウレア変性ポリエステル(U1)200部と変性されていないポリエステル(E1)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、結着樹脂(B1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。
一部減圧乾燥し、結着樹脂(B1)を単離した。
(ポリエステル樹脂合成例1)
テレフタル酸:60部
ドデセニル無水コハク酸:25部
無水トリメリット酸:15部
ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド:70部
ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド:50部
上記組成物を、温度計、攪拌器、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた容量1Lの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気下に保った状態で昇温し、次いで0.05gのジブチルスズオキシドを加えて温度を200℃に保って反応させポリエステル樹脂1を得た。
(マスターバッチ作成例1)
顔料:C.I.Pigment Yellow 155:40部
結着樹脂:ポリエステル樹脂1:60部
水:30部
上記原材料をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、 マスターバッチ(M1)を得た。
(トナー製造例1)
ビーカー内に前記の結着樹脂(B1)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、マスターバッチ(M1)8部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーにて12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させ、トナー材料液を用意した。
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式ホモミキサーにて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、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体トナー粒子1を得た。
母体トナー粒子1が100部に対し、疎水性シリカ1.0部と、疎水化酸化チタン1.0部をヘンシェルミキサーにて混合して、トナー1を得た。
トナー粒径を、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターTA2」を用い、アパーチャ径100μmで測定したところ、トナー1は体積平均粒径(Dv)=6.2μm、個数平均粒径(Dn)=5.1μmであった。
引き続き、円形度を、フロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測した。測定は、前記装置に、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(アルキルベンゼンスフォン酸塩)を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加え、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に調整した測定液をセットして行ったところ、トナー1の円形度は0.96であった。
[共重合体の合成]
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて標準ポリスチレン換算で求めた。粘度は25℃でJIS−K2283に準じて測定した。また、不揮発分はコーティング剤組成物1gをアルミ皿に秤取り、150℃で1時間加熱した後の質量を測定して、次式に従って算出した。
不揮発分(%)=(加熱前の質量−加熱後の質量)×100/加熱前の質量
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−C36−Si(OSiMe33(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1を得た。
得られたメタクリル系共重合体1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8.8mm2/sであり、比重は0.91であった。
[キャリアの作製]
(製造例1)
<樹脂液1>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1において、以上の各材料をホモミキサーにて10分間分散し、樹脂層形成液を調合した。キャリア芯材として粒径35μmのMnMgSrフェライトを用い、上記樹脂溶液1芯材表面に厚みが0.37μmとなるようにスピラコーター(岡田精工社製)により80℃の雰囲気下で25g/minに割合で塗布し、その後乾燥させた。層厚の調整は液量によって行った。得られたキャリアを、電気炉中にて230℃で1時間放置して焼成し、冷却後に目開き100μmの篩を用いて解砕して、キャリア1を得た。
芯材の体積平均粒径の測定は、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行ったものを用いた。
なお本例および下記の例で使用したシリコーン樹脂溶液は、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製商品名SR2410であり、アミノシランは、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製商品名SH6020である。
(製造例2)
<樹脂液2>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:8nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液2に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア2を作成した。
(製造例3)
<樹脂液3>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:10nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液3に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア3を作成した。
(製造例4)
<樹脂液4>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:300nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液4に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア4を作成した。
(製造例5)
<樹脂液5>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:310nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液5に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア5を作成した。
(製造例6)
<樹脂液6>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:380nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液6に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア6を作成した。
(製造例7)
<樹脂液7>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:400nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液7に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア7を作成した。
(製造例8)
<樹脂液8>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:900nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液8に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア8を作成した。
(製造例9)
<樹脂液9>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:910nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液9に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア9を作成した。
(製造例10)
<樹脂液10>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):1900質量部
・メタクリル系共重合体1(固形分25質量%):100質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液10に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア10を作成した。
(製造例11)
<樹脂液11>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・カーボン(ケッチェンブラック):80質量部
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液11に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア11を作成した。
(製造例12)
<樹脂液12>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ酸化錫表面処理アルミナ:800質量部
(平均粒径:100nm)
・硫酸バリウム(平均粒径:600nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液12に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア12を作成した。
(製造例13)
<樹脂液13>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液13に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア13を作成した。
(製造例14)
<樹脂液14>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ酸化錫表面処理アルミナ:800質量部
(平均粒径:100nm)
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液14に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア14を作成した。
(製造例15)
<樹脂液15>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・ハイドロタルサイト(平均粒径:580nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液15に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア15を作成した。
(製造例16)
<樹脂液16>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20質量%):200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40質量%):2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100質量%):10質量部
・タングステンドープ錫(平均粒径:100nm):600質量部
・酸化アルミニウム(平均粒径:620nm):1000質量部
・トルエン:6000質量部
樹脂液1を樹脂液16に変更したこと以外は製造例1と同様にしてキャリア16を作成した。
各キャリアを表1に示す。
Figure 2017129631
(実施例)
[実施例1]
トナー製造例で得たトナー1を7質量部と、キャリア製造例1で得たキャリア1を93質量部用い、ミキサーで3分攪拌して現像剤1を作成した。
市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio MP C4500)に現像剤1をセットし、画像面積率5%の文字チャート(1文字の大きさが2mm×2mm程度)を12万枚出力し、以下の評価を行った。
(色汚れ)
12万画像出力後にベタ画像を出力して、X−Riteにより測定した。具体的には、現像剤をセットしセット直後のベタ画像をX−Rite(アムテック株式会社製 X−Rite 938 D50)により測定した値(E)と、12万枚画像出力後にベタ画像を出力し、その画像をX−Riteにより測定した値(E')を用いて、次式によりΔEを求め、以下のようにランク付けした。○を合格とし、×を不合格とした。
ΔE=E−E'
Figure 2017129631
E=初期値
E'=12万枚画像出力後
○:ΔE≦7
×:7<ΔE
(キャリア飛散)
12万枚画像出力後にベタ画像を出力し、キャリア飛散による白抜けの数をカウントした。ベタ画像はA3サイズの紙に出力した。評価として、「◎:非常に良好」、「○:良好」「△:許容し得るレベル」を合格とし、「×:実用上使用できないレベル」を不合格とした。
◎:0個
○:1〜2個
△:3〜5個
×:6個以上
(トナー飛散)
12万枚画像出力後に白紙画像を出力し、トナーが飛散したことによる地汚れの程度を評価した。具体的には、X−Rite(アムテック株式会社製 X−Rite 938 D50)によりIDを測定し、白紙とのΔIDの違いで評価を行った。評価として、「◎:非常に良好」、「○:良好」「△:許容し得るレベル」を合格とし、「×:実用上使用できないレベル」を不合格とした。
◎:0.02<ΔID≦0.04
○:0.04<ΔID≦0.10
△:0.10<ΔID≦0.20
×:0.20<ΔID
[実施例2]
キャリア1をキャリア2に変更した現像剤2を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例3]
キャリア1をキャリア3に変更した現像剤3を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例4]
キャリア1をキャリア4に変更した現像剤4を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例5]
キャリア1をキャリア5に変更した現像剤5を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例6]
キャリア1をキャリア6に変更した現像剤6を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例7]
キャリア1をキャリア7に変更した現像剤7を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例8]
キャリア1をキャリア8に変更した現像剤8を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例9]
キャリア1をキャリア9に変更した現像剤9を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例10]
キャリア1をキャリア10に変更した現像剤10を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[比較例1]
キャリア1をキャリア11に変更した現像剤11を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[比較例2]
キャリア1をキャリア12に変更した現像剤12を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[比較例3]
キャリア1をキャリア13に変更した現像剤13を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[比較例4]
キャリア1をキャリア14に変更した現像剤14を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例11]
キャリア1をキャリア15に変更した現像剤15を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
[実施例12]
キャリア1をキャリア16に変更した現像剤16を使用したこと以外は実施例1と同様にして評価を行った。
各実施例、比較例に用いたキャリア及び評価結果を表2に示す。
Figure 2017129631
各実施例の結果から、本発明のキャリアは経時での安定性および耐久性に優れることが分かる。
これに対し、比較例1は導電性微粒子としてカーボンブラックを使用しているので、色汚れが×評価であった。
比較例2は導電性微粒子としてタングステンドープ酸化錫表面処理アルミナを使用しているので、キャリア飛散が×評価であった。
比較例3は帯電性フィラーを使用していないので、トナー飛散が×評価であった。
比較例4は導電性微粒子としてタングステンドープ酸化錫表面処理アルミナを使用し、かつ帯電性フィラーを使用していないので、キャリア飛散およびトナー飛散が×評価であった。
20 感光体
32 帯電部材
40 現像部
61 クリーニング部材
特開昭55−127569号公報 特開昭55−157751号公報 特開昭56−140358号公報 特開昭57−96355号公報 特開昭57−96356号公報 特開昭58−207054号公報 特開昭61−110161号公報 特開昭62−273576号公報 特開平7−140723号公報 特開平8−179570号公報 特開平8−286429号公報 特許第4307352号公報 特開2006−79022号公報 特開2008−262155号公報 特開2009−186769号公報 特開2009−251483号公報 特開2014−215484号公報 特開2014−29464号公報

Claims (10)

  1. 磁性を有する芯材粒子とその表面を被覆する樹脂層とを有し、
    前記樹脂層は、樹脂と、導電性微粒子と、表面に帯電能を持つ帯電性フィラーとを含み、
    前記導電性微粒子は少なくともタングステンドープ錫を含むものであることを特徴とするキャリア。
  2. 前記導電性微粒子の平均粒径が10nm〜300nmであることを特徴とする、請求項1に記載のキャリア。
  3. 前記帯電性フィラーの平均粒径が400nm〜900nmであることを特徴とする、請求項1または2に記載のキャリア。
  4. 前記樹脂が、少なくとも下記一般式(A)で表されるA部分および下記一般式(B)で表されるB部分を含む共重合体を加水分解し、シラノール基を生成して縮合することにより得られる架橋物を含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のキャリア。
    Figure 2017129631
    一般式(A)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、mは、1〜8の整数を表し、Xは、10mol%〜90mol%を表す。
    Figure 2017129631
    一般式(B)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、Rは、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜4のアルコキシ基を表し、mは、1〜8の整数を表し、Yは、10mol%〜90mol%を表す。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載のキャリアおよびトナーを含有することを特徴とする、二成分現像剤。
  6. 前記トナーが、カラートナー、白色トナーおよび透明トナーから選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項5に記載の二成分現像剤。
  7. キャリアおよびトナーを含む補給用現像剤であって、前記キャリアは請求項1〜4のいずれかに記載のキャリアであることを特徴とする、補給用現像剤。
  8. 静電潜像担持体と、前記潜像担持体を帯電させる帯電手段と、前記潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項5〜7のいずれかに記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
  9. 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を請求項5〜7のいずれかに記載の現像剤を用いて現像する現像部と、前記静電潜像担持体をクリーニングするクリーニング部材とを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  10. 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、請求項5〜7のいずれかに記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する工程と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
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